[轉載]C++代碼分析

作 者: 鄧韜
時 間: 2011-08-25,14:29:18
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C++虛函數是構成多態的一部分，多態指的是運行期決定調用哪個函數，下面是個純虛函數例子：
#include "stdafx.h"
class Test{
public:
  Test(){
    printf("Test::Test\n");
  }
  virtual ~Test(){
    printf("Virtual ~Test()\n");
  }
  virtual void prointer()=0;
  virtual void pointf()=0;
};
class TestA:public Test{
public:
  TestA(){
    printf("TestA::TestA\n");
  }
  virtual ~TestA(){
    printf("TestA::TestA\n");
  }
  virtual void prointer(){
    printf("Derive Class TestA：：Pointer\n");
  }
  virtual void pointf(){
    printf("Derive Class TestA::Pointf\n");
  }
};
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]){
  TestA *pTest=new TestA;
  pTest->pointf();
  pTest->prointer();
  delete pTest;
  return 0;
}
這段代碼定義了一個抽像類，和一個派生類，抽像類不能創建自己的對象，但是可以間接的從派生類創建自己的對象，構成純虛函數的條件：
1. 一個類中必須要有一個虛函數
2. 在虛函數後面添加一個=0就是一個純虛函數了
抽象基類的所有純虛函數必須被派生類定義的虛函數覆蓋，否者派生類也是一個抽象基類，不能創建自己的對象；先看下Test類，由於Test類不能創建自己的對象，所以我根據TestA類來解析調用過程。 Test類我們可以把它看做一個地址，這個地址裡面有些指針，只想函數的地址，假如Test類的地址是0x401000，那麼在這個地址裡面的第一個就是虛折構函數，方便釋放類的對象的時候調用，第二個沒有了，因為我們只在Test類中定義一個析構函數，和一個構造函數，構造函數在編譯的時候就被編譯器從類的里面給趴到Main來了，看下反彙編代碼：
00401091 |. 6A 04 PUSH 4
00401093 |. E8 68000000 CALL <JMP.&MSVCR90.operator new>
00401098 |. 8BF0 MOV ESI,EAX
0040109A |. 83C4 04 ADD ESP,4
0040109D |. 85F6 TEST ESI,ESI
0040109F |. 74 27 JE SHORT 004010C8
這裡就是TestA *pTest=new TestA這裡了，從這段代碼我們可以看出，new是無論何如都會調用成功的，因為CALL <JMP.&MSVCR90.operator new>後的返回值，被比較是否等於0了，雖然這個比較不是我們的代碼，但是編譯器就已經夠定了new無論如何都會調用成功，如果CALL <JMP.&MSVCR90.operator new>的返回值是0，那麼構造函數都會被跳過，而構造函數是會被程序調用的，如果不調用的話，這樣就和C++構造函數的說法相反了，所以new 操作符分配的內存一定會成功的，我們在接著看下下面這段代碼：
004010A1 |. 57 PUSH EDI
004010A2 |. 8B3D B0204000 MOV EDI,DWORD PTR DS:[<&MSVCR90.printf>] ; msvcr90.printf
004010A8 |. 68 0C214000 PUSH 0040210C ; /format = "Test::Test"
004010AD |. C706 7C214000 MOV DWORD PTR DS:[ESI],0040217C ; |
004010B3 |. FFD7 CALL EDI ; \printf
004010B5 |. 68 2C214000 PUSH 0040212C ; ASCII "TestA::TestA"
004010BA |. C706 8C214000 MOV DWORD PTR DS:[ESI],0040218C
004010C0 |. FFD7 CALL EDI
這段代碼顯然是兩個類的構造函數被調用了，那麼其中傳遞了兩個地址給ESI，我們看下這個地址是什麼類容，我們跟隨到數據窗口看一下，顯示格式選擇為地址格式
0040217C 00401000 這就是這個地址的內容，一個代碼地址
C++構造.00401000其中第一個地址指向如下地址，跟隨一下
00401000 . 56 PUSH ESI
00401001 . 8BF1 MOV ESI,ECX
00401003 . 68 18214000 PUSH 00402118 ; /format = "Virtual ~Test()"
00401008 . C706 7C214000 MOV DWORD PTR DS:[ESI],0040217C ; |
0040100E . FF15 B0204000 CALL DWORD PTR DS:[<&MSVCR90.printf>] ; \printf
這裡顯然就是折夠函數了，所以當一個類中有虛析構函數的時候，這個虛析構函數的地址會被放在類指針的最前面，這裡把Test的地址的指針放入ESI裡面，然後根據ESP+8來判斷是否調用delete操作符，這些都是編譯器自動添加的，這是編譯器的事，我還沒那技術去研究
00401014 . 83C4 04 ADD ESP,4
00401017 . F64424 08 01 TEST BYTE PTR SS:[ESP+8],1
0040101C . 74 09 JE SHORT 00401027
0040101E . 56 PUSH ESI
0040101F . E8 D6000000 CALL <JMP.&MSVCR90.operator delete>
00401024 . 83C4 04 ADD ESP,4
00401027 > 8BC6 MOV EAX,ESI
00401029 . 5E POP ESI
0040102A . C2 0400 RETN 4
繼續我們上面的構造函數，類的構造函數被一次從上至下的調用之後，傳遞了Test和TestA的地址到ESI裡面，我們聲明的是TestA的對象，所以最後一個地址就是TestA了，看下反彙編代碼的調用過程
004010C2 |. 83C4 08 ADD ESP,8
004010C5 |. 5F POP EDI
004010C6 |. EB 02 JMP SHORT 004010CA
004010C8 |> 33F6 XOR ESI,ESI
004010CA |> 8B06 MOV EAX,DWORD PTR DS:[ESI] ;
004010CC |. 8B50 08 MOV EDX,DWORD PTR DS:[EAX+8]
004010CF |. 8BCE MOV ECX,ESI
004010D1 |. FFD2 CALL EDX
這裡ESI指向TestA類的起始地址，把這個起始地址傳到EAX裡面之後，就把這個類裡面的一個函數地址放到EDX裡面，TestA類本身一共有4個函數，剛才構造函數被外部也就是Main調用了，那麼裡面只剩下3個地址了，我們知道一個類如果有虛析構函數，第一個地址就指向虛析構函數的地址，EAX+8就是調用了
pTest->pointf();至於為什麼，自己想一下，MOV ECX,ESI通過ECX來保證堆棧的平衡
004010D3 |. 8B06 MOV EAX,DWORD PTR DS:[ESI] ; C++構造.0040218C
004010D5 |. 8B50 04 MOV EDX,DWORD PTR DS:[EAX+4]
004010D8 |. 8BCE MOV ECX,ESI
004010DA |. FFD2 CALL EDX
這裡就調用了pTest->prointer();因為我們是根據類的地址來決定調用哪個函數的
004010DC |. 8B06 MOV EAX,DWORD PTR DS:[ESI]
004010DE |. 8B10 MOV EDX,DWORD PTR DS:[EAX] ; C++構造.00401050
004010E0 |. 6A 01 PUSH 1
004010E2 |. 8BCE MOV ECX,ESI
004010E4 |. FFD2 CALL EDX
這裡就是調用TestA類的虛折構函數，也就是當前類的地址的第一個指針，我們跟踪進去看一下，下面是反彙編代碼：
00401050 . 56 PUSH ESI
00401051 . 57 PUSH EDI
00401052 . 8B3D B0204000 MOV EDI,DWORD PTR DS:[<&MSVCR90.printf>] ; msvcr90.printf
00401058 . 8BF1 MOV ESI,ECX
0040105A . 68 2C214000 PUSH 0040212C ; /format = "TestA::TestA"
0040105F . C706 8C214000 MOV DWORD PTR DS:[ESI],0040218C ; |
00401065 . FFD7 CALL EDI ; \printf
00401067 . 68 18214000 PUSH 00402118 ; ASCII "Virtual ~Test()"
0040106C . C706 7C214000 MOV DWORD PTR DS:[ESI],0040217C
00401072 . FFD7 CALL EDI
00401074 . 83C4 08 ADD ESP,8
00401077 . F64424 0C 01 TEST BYTE PTR SS:[ESP+C],1
0040107C . 74 09 JE SHORT 00401087
0040107E . 56 PUSH ESI
0040107F . E8 76000000 CALL <JMP.&MSVCR90.operator delete>
00401084 . 83C4 04 ADD ESP,4
00401087 > 5F POP EDI
00401088 . 8BC6 MOV EAX,ESI
0040108A . 5E POP ESI
0040108B . C2 0400 RETN 4
這裡調用了兩個虛析構函數的地方，為什麼是先調用~TestA，而不是先調用~Test呢，因為我們把這兩個析構函數定義為了虛函數，虛函數是在運行期決定調用誰的，當我們把TestA的成員函數調用完畢之後，析構函數會自動調用，因此，TestA完了之後就調用自己的析構函數，釋放最新分配的內存，所以，先調用TestA的折構函數，再調用Test的折構函數，這也是為什麼把析構函數聲明為虛函數的原因，
這裡調用了兩個虛析構函數之後，就是用delete指針刪除了由new分配的地址，分析完畢。
總結一下：
當我們定義了一個帶有虛函數的類的時候，這個類的虛函數就會被放在一個地址表裡面，這個地址表被放在類的入口裡面，當我們調用哪個類的時候，就使用哪個類的入口來調用裡面的虛函數，這就證名明了C++中得函數同名的虛函數的多態機制。
講得不好，如果有錯誤的地方請各位指出來，謝謝！