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  • 函数地址
    千次阅读
    2019-07-29 15:11:22

     首先我们定义一个类Ctest,类里面包含三个不同形式的成员函数,静态成员函数statFunc()、动态成员函数dynFunc()和虚拟函数virtFunc()。在main函数中我们利用cout标准输出流分别输出这三个函数的地址,程序如下所示:

    #include <iostream>
    #include <stdio.h>
    using namespace std;

    class Ctest
    {
    public:
     static void statFunc()
     {  cout << "statFunc" << endl; }

     void dynFunc()
     {  cout << "dynFunc" << endl; }

     virtual void virtFunc()
     {  cout << "virtFunc" << endl; }
    };

    void main()
    {
     cout << "address of Ctest::statFunc:" << &Ctest::statFunc << endl;
     cout << "address of Ctest::dynFunc :" << &Ctest::dynFunc << endl;
     cout << "address of Ctest::virtFunc:" << &Ctest::virtFunc << endl;
     while(1);
    }

    屏幕输出结果如下图所示:


    从图中可以看出静态函数的地址显示正常,是一个32位地址值,但是动态函数和虚拟函数的地址都输出1,明显不是地址值。

         为了知道为什么,我们必须分析一下这几种成员函数在运行机制的不同。我们都知道,静态函数是独立于对象的,是类拥有的,所以我们调用静态函数,既可以通过类调用(如Ctest::statFunc())也可以通过对象调用(如Ctest Object; Object.statFunc())。无论是通过类调用还是对象调用,对应的都是同一个函数。

         但是,对于动态函数,只能通过对象来调用。因为我们在动态成员函数中,往往都需要访问对象的成员变,我们知道同一类型的不同对象,它们拥有类中成员变量的不同副本,所以假如动态成员函数由类来调用,我们怎么知道在函数中访问的是哪一个对象的成员变量。另外要说一下,我们说动态函数的调用必须通过对象来调用,是不是说动态成员函数是跟对象绑定的,是不是不同的对象所调用的成员函数就是不同的呢(注意,我们说成员函数不同,是指函数代码存储的地址不同,不是说函数的行为不同),所以我们要输出动态函数的地址,必须通过对象来获取呢,如Ctest Object; &Object.statFunc,我们在编译器上编译一下,可以发现编程出错,原因是对象只能用来调用函数的,并不能用来获取函数的地址。因为我们要获取函数地址,还是得通过类来获取的,动态函数同样是跟类绑定而不是跟对象绑定的。C++调用非静态的成员函数时,采用的是一种__thiscall的函数调用方式。采用这种调用方式,编译器在编译的时候,会在调用的函数形参表中增加一个指向调用该成员函数的指针,也就是我们经常说的this指针。调用的形式类似于Ctest::dynFunc(Ctest* this, otherparam...),在函数体中,涉及到对象的成员变量或者其他成员函数,都会通过这个this指针来调用,从而达到在成员函数中处理调用对象所对应的数据,而不会错误处理其他对象的数据。可见,虽然我们必须通过对象来调用动态函数,但是其实我们访问的都是同一个成员函数。所以我们上面采用&Ctest::dynFunc类名来获取成员函数地址是没错的,动态函数同样是跟类绑定而不是跟对象绑定的。

         出错的原因是,我们输出操作符<<没有对void(__thiscall A::*)()类型重载,编译器将这种类型转换为bool类型,所以输出了1;对于静态函数,其调用方式并非__thiscall,<<有对它的重载,因此类的静态函数可以直接用cout输出函数地址。我们可以用printf输出,因为他可以接收任意类型的参数,包括__thiscall类型,所以我们将cout << "address of Ctest::dynFunc :" << &Ctest::dynFunc << endl;改为printf( "address of Ctest::dynFunc :X\n", &Ctest::dynFunc);输出如下图所示:


    从图中可以看书,通过使用printf输出,我们得到了动态函数的地址。那么对于虚拟函数,我们同样采用printf来输出,是不是就可以了呢,我们将cout << "address of Ctest::virtFunc:" << &Ctest::virtFunc << endl;
    改为printf( "address of Ctest::virtFunc :X\n", &Ctest::virtFunc);运行的输出如下:


    由上图可以看出同样可以得出一个准地址值。

    为了验证取到的地址是否正确,我们可以分别定义三个成员函数指针来保存获得的函数地址,然后通过调用函数指针来看输出是否正确,就可以判断取到的地址是否正确了。以下是验证的代码:

    #include <iostream>
    #include <stdio.h>
    using namespace std;

    class Ctest
    {
    public:
     static void statFunc()
     {
      cout << "statFunc" << endl;
     }

     void dynFunc()
     {
      cout << "dynFunc" << endl;
     }

     virtual void virtFunc()
     {
      cout << "virtFunc" << endl;
     }
    };

    void main()
    {
     Ctest Object;
     Ctest* pObject = &Object;
     cout << "address of Ctest::statFunc:" << &Ctest::statFunc << endl;
     printf( "address of Ctest::dynFunc :X\n", &Ctest::dynFunc);
     printf( "address of Ctest::virtFunc:X\n", &Ctest::virtFunc);
     static void (*p_statFunc)();
     void (Ctest::*p_dynFunc)();//注意非静态成员函数指针的定义需指明在那个类的域内
     void (Ctest::*p_virtFunc)();
     p_statFunc = &Ctest::statFunc;
     p_dynFunc = &Ctest::dynFunc;
     p_virtFunc = &Ctest::virtFunc;
     p_statFunc();


     //非静态成员函数指针的调用也与普通函数不同,另外因为.*的优先级比()低,所以需要用括号把左边的操作数括起来,如果写成Object.*p_dynFunc();将无法通过编译

     (Object.*p_dynFunc)();

     (Object.*p_virtFunc)();

    printf("address of Ctest::dynFunc :%p\n", p_dynFunc);//这个地址跟之前 &Ctest::dynFunc 是一样的。


     while(1);
    }
    代码运行之后显示如下,从输出内容可见我们成功调用了对应的成员函数:

     

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    通过函数名就可以得到函数地址 #include <stdio.h> #include <stdlib.h> void fun() { } int main() { printf("%p\n", &fun); } 对于 fun 和 &fun 应该这样理解: fun 是函数的首地址...

    C

    • C语言中没有类的概念,只有普通的函数。通过函数名就可以得到函数地址
    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    
    void fun() {
    	
    }
    int main() {
    	printf("%p\n", &fun);
    }
    
    • 对于 fun&fun 应该这样理解:

      • fun 是函数的首地址,它的类型是 void ()
      • &fun 表示一个指向函数 fun 这个对象的地址, 它的类型是 void (*)()
    • 因此 fun&fun 所代表的地址值是一样的,但类型不一样。

      • fun 是一个函数
      • &fun 表达式的值是一个指针!

    C++

    • 普通函数
      C++的普通函数和C中是一样的,利用函数名就可以获得函数地址。

    • 类静态函数
      本类所有对象公用一个静态函数,所以是同一个地址【其实类的成员函数都只有一个,解释见后文】。和普通函数一样,有了函数名就可以获得地址。
      可以用类名::函数名,也可以用对象.函数名 / 对象指针->函数名

    • 类成员函数(除了静态函数外的所有类中的函数)

      有这样一个类:

      class Base {
      public:
      	Base() {
      		cout << "Base构造" << endl;
      }
      virtual ~Base() {
      	cout << "Base虚析构" << endl;
      	}
      	virtual void f1() {
      		cout << "Base::f1()" << endl;
      	}
      	void f2() {
      		cout << "Base::f2()" << endl;
      	}
      	virtual void f3() {
      		cout << "Base::f3()" << endl;
      		//cout << data << endl;	
      	}
      	int data = 5;
      	static void fn() {
      	}
      };
      
      

      如果这样输出:

      cout << &Base::f1 << endl;	// 普通类成员函数
      cout << &Base::f2 << endl;	// 虚函数
      
      // cout << &p->f1 << endl;
      // cout << &p->f2 << endl;
      // 这两个都会报错,对象绑定的函数只能用于调用
      

      那么输出结果都是 :1。明显不是函数地址值。

      首先分析一下这几种成员函数在运行机制的不同

      • 静态函数,是独立于对象的,是类拥有的,所以我们调用静态函数,既可以通过类调用也可以通过对象调用。无论是通过类调用还是对象调用,对应的都是同一个函数。

      • 动态函数,只能通过对象来调用。因为在动态成员函数中,往往都需要访问对象的成员变量。我们知道同一类型的不同对象,它们拥有类中成员变量的不同副本,所以假如动态成员函数由类来调用,我们无法知道在函数中访问的是哪一个对象的成员变量。

        要输出动态函数的地址,必须通过对象来获取。

        C++调用非静态的成员函数时,采用的是一种 __thiscall 的函数调用方式。采用这种调用方式,编译器在编译的时候,会在调用的函数形参表中增加一个指向调用该成员函数的指针,也就是我们经常说的this指针。调用的形式类似于Base::f1(Base* this, otherparam…),在函数体中,涉及到对象的成员变量或者其他成员函数,都会通过这个this指针来调用,从而达到在成员函数中处理调用对象所对应的数据,而不会错误处理其他对象的数据。可见,虽然我们必须通过对象来调用动态函数,但是其实我们访问的都是同一个成员函数。所以我们采用&Base::f1来获取成员函数地址是没错的,动态函数同样是跟类绑定而不是跟对象绑定的。

        出错的原因是,输出操作符<<没有对void(__thiscall A:: *)()类型重载,编译器将这种类型转换为bool类型,所以输出了1;

        对于静态函数,其调用方式并非__thiscall,<<有对它的重载,因此类的静态函数可以直接用cout输出函数地址。我们可以用printf输出,因为他可以接收任意类型的参数,包括__thiscall类型

      cout << p->fn << endl;		// 静态成员函数可以直接获取地址
      cout << Base::fn << endl;	// 静态成员函数可以直接获取地址
      
      cout << &Base::f1 << endl;	// 编译器将void(__thiscall A::*)()类型转换为bool类型。 输出 1
      printf("Base::f1()地址:%p\n", &Base::f1);
      printf("Base::f2()地址:%p\n", &Base::f2);
      printf("Base::fn()地址:%p\n", &Base::fn);
      
    展开全文
  • C++虚表地址和虚函数地址

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    C++虚表地址和虚函数地址

    虚函数是c++实现多态性的一个重要知识点,本文主要解析虚函数在内存中的地址,以及与虚表地址的关系。
    声明一个类,包含两个虚函数,一个普通成员函数和一个类成员。
    在这里插入图片描述
    调试程序,查看test对象的内存分布如下:
    在这里插入图片描述
    _vptr是一个指向虚表的指针,可以理解为一个int* p[2],在本例中,p[0]是指向Test::func1()地址的指针,p[1]是指向Test::func2()地址的指针。那么可以直接通过p值来调用这两个虚函数:
    *(p[0])() 输出Test::func1
    *(p[1])() 输出Test::func1
    而_vptr又总是存在于类内存空间的首位,可以通过对test取地址得到_vptr,然后再进行上述操作,代码验证如下:
    在这里插入图片描述

    对上述地址操作做一个简单地说明:
    &test是获取到类实例对象的地址,
    (intptr_t*)&test)将该地址转为整数型指针,再对其进行取值操作,得到指向指向虚函数表的指针的地址(这里不是打错字,请注意断句)。
    ((intptr_t)&test)是指向虚函数表的指针值,那么虚函数表的地址值就是*(intptr_t*)((intptr_t)&test),取虚函数表的地址的前4/8个字节,就是虚函数表中的第一个虚函数地址。强转为函数指针,也就是p1,从监视窗口可以看到,p1的地址确实是Test::func1()的地址。
    (intptr_t*)((intptr_t)&test再进行+1操作(此处指针类型为intptr_t,那么+1就是偏移4或者8个字节),得到p2,也就是是Test::func2()的地址。
    既然我们都可以取到指向虚函数表的指针,同样的我们就可以“修改”一个类对象的虚函数表,这里用引号是因为一个类的虚函数表是不能被修改的,我们只能修改指向虚函数表的指针,把它骗过去。。。代码如下:

    class Base
    {
    public:
    	virtual void func1() = 0;
    	virtual void func2() = 0;
    };
    
    class Test1 : public Base
    {
    public:
    	virtual void func1()
    	{
    		std::cout << __FUNCTION__ << std::endl;
    	}
    
    	virtual void func2()
    	{
    		std::cout << __FUNCTION__ << std::endl;
    	}
    };
    
    class Test2 : public Base
    {
    public:
    	virtual void func1()
    	{
    		std::cout << __FUNCTION__ << std::endl;
    	}
    
    	virtual void func2()
    	{
    		std::cout << __FUNCTION__ << std::endl;
    	}
    };
    
    typedef void (*FuncPtr)();
    
    int main()
    {
    	Test1 test1;
    	Test2 test2;
    	Base *pBase = &test1;
    
    	printf("%p\n", *(intptr_t*)&test1);
    
    	printf("%p\n", *(intptr_t*)*(intptr_t*)&test1);
    
    	//FuncPtr p1 = (FuncPtr)(intptr_t*)(*(intptr_t*)*(intptr_t*)&test1);
    
    	//FuncPtr p2 = (FuncPtr)(intptr_t*)(*((intptr_t*)*(intptr_t*)&test2 + 1));
    
    	intptr_t p[] = {
    		((intptr_t*)*(intptr_t*)&test1)[0],
    		((intptr_t*)*(intptr_t*)&test2)[1],
    	};
    
    	*((intptr_t**)pBase) = p;
    
    	pBase->func1();
    	pBase->func2();
    }
    
    

    输出结果:
    在这里插入图片描述

    展开全文
  • C++ 虚函数 获取C++虚表地址和虚函数地址

    千次阅读 多人点赞 2018-03-05 11:26:38
    学过C++的应该都对虚表有所耳闻,在此就不过多介绍概念了,通过实 例来演示一下如何获取虚表地址和虚函数地址。 简单说一下虚表的概念:在一个类中如果有虚函数,那么此类的实例中就有一个虚表指针指向虚表,这个...

    学过C++的应该都对虚表有所耳闻,在此就不过多介绍概念了,通过实

     例来演示一下如何获取虚表地址和虚函数地址。
             简单说一下虚表的概念:在一个类中如果有虚函数,那么此类的实例中就有
    一个虚表指针指向虚表,这个虚表是一块儿专门存放类的虚函数地址的内存。


            图示说明本文的主题(先看图更容易后面代码中的指针操作):
                

       代码如下(要讲解的都在代码的注释中说明了):

    class Base {  
    public:  
        virtual void f() { cout << "Base::f" << endl; }  
        virtual void g() { cout << "Base::g" << endl; }  
        void h() { cout << "Base::h" << endl; }  
    };  
      
    typedef void(*Fun)(void);  //函数指针  
    int main()  
    {  
        Base b;  
        //  这里指针操作比较混乱,在此稍微解析下:  
      
        //  *****printf("虚表地址:%p\n", *(int *)&b); 解析*****:  
        //  1.&b代表对象b的起始地址  
        //  2.(int *)&b 强转成int *类型,为了后面取b对象的前四个字节,前四个字节是虚表指针  
        //  3.*(int *)&b 取前四个字节,即vptr虚表地址  
        //  
      
        //  *****printf("第一个虚函数地址:%p\n", *(int *)*(int *)&b);*****:  
        //  根据上面的解析我们知道*(int *)&b是vptr,即虚表指针.并且虚表是存放虚函数指针的  
        //  所以虚表中每个元素(虚函数指针)在32位编译器下是4个字节,因此(int *)*(int *)&b  
        //  这样强转后为了后面的取四个字节.所以*(int *)*(int *)&b就是虚表的第一个元素.  
        //  即f()的地址.  
        //  那么接下来的取第二个虚函数地址也就依次类推.  始终记着vptr指向的是一块内存,  
        //  这块内存存放着虚函数地址,这块内存就是我们所说的虚表.  
        //  
        printf("虚表地址:%p\n", *(int *)&b);  
        printf("第一个虚函数地址:%p\n", *(int *)*(int *)&b);  
        printf("第二个虚函数地址:%p\n", *((int *)*(int *)(&b) + 1));  
      
        Fun pfun = (Fun)*((int *)*(int *)(&b));  //vitural f();  
        printf("f():%p\n", pfun);  
        pfun();  
      
        pfun = (Fun)(*((int *)*(int *)(&b) + 1));  //vitural g();  
        printf("g():%p\n", pfun);  
        pfun();  
      
    }  

    转载:http://blog.csdn.net/qianghaohao/article/details/51356718

    --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

    转载:http://blog.csdn.net/alps1992/article/details/45052403

    虚函数

    虚函数就是用virtual来修饰的函数。虚函数是实现C++多态的基础。

    虚表

    每个类都会为自己类的虚函数创建一个表,来存放类内部的虚函数成员。

    虚函数表指针

    每个类在构造函数里面进行虚表和虚表指针的初始化。

    下面看一段代码:


    //
    //  main.cpp
    //  VirtualTable
    //
    //  Created by Alps on 15/4/14.
    //  Copyright (c) 2015年 chen. All rights reserved.
    //
    
    #include <iostream>
    using namespace std;
    
    class Base{
    public:
        virtual void func(){
            printf("Base\n");
        }
        virtual void hunc(){
            printf("HBase\n");
        }
    private:
        virtual void gunc(){
            printf("Base Private\n");
        }
    };
    
    class Derive: public Base{
    public:
        virtual void func(){
            printf("Derive\n");
        }
    };
    
    class DeriveSecond: public Base{
    public:
        void func(){
            printf("Second!\n");
        }
    };
    
    class DeriveThird: public Base{
    };
    
    class DeriveForth: public Base{
    public:
        void gunc(){
            printf("Derive Forth\n");
        }
    };
    
    int main(int argc, const char * argv[]) {
        Derive d;
        Base *pb = &d;
        pb->func();
        // 1  输出:Derive
    
        DeriveSecond sec;
        pb = &sec;
        pb->func();
        // 2 输出:Derive Second
    
        DeriveThird thi;
        pb = &thi;
        pb->func();
        //3 输出:Base
    
        DeriveForth forth;
        pb = &forth;
    //    pb->gunc();
        // 4 报错
        return 0;
    }

    在这个里面我创建了一个基类Base还有其他派生类。

    • 首先// 1部分,表示了虽然我们声明的是一个Base类的指针,但是指向的是派生类的实例,所以调用的就是派生类的函数。

    • 其次// 2部分,表示的和1差不多,只不过在// 2里不是虚函数了,覆盖了父类的虚函数。但还是存放在派生类的虚表里。

    • // 3的代码里可以看到,派生类没有覆盖父类的虚函数的时候,虽然指向的是派生类的实例,但是调用的是父类的方法,是因为在继承时候,子类也有一个虚表,里面存放了父类的虚函数表。

    • // 4里是私有的虚函数是不能直接被外部调用的。

    虚表详解

    先看如下代码:代码来源:RednaxelaFX,编程语言厨此人我觉得很厉害,这里借用一下他的代码,无任何商用,如果有问题,请联系我删除。

    #include <string>
    #include <iostream>
    
    class Object {
      int identity_hash_;
    
    public:
      Object(): identity_hash_(std::rand()) { }
    
      int IdentityHashCode() const     { return identity_hash_; }
    
      virtual int HashCode()           { return IdentityHashCode(); }
      virtual bool Equals(Object* rhs) { return this == rhs; }
      virtual std::string ToString()   { return "Object"; }
    };
    
    class MyObject : public Object {
      int dummy_;
    
    public:
      int HashCode() override           { return 0; }
      std::string ToString() override   { return "MyObject"; }
    };
    
    int main() {
      Object o1;
      MyObject o2;
      std::cout << o2.ToString() << std::endl
                << o2.IdentityHashCode() << std::endl
                << o2.HashCode() << std::endl;
    }
    
    /*
                  Object                      vtable
                                   -16 [ offset to top     ]  __si_class_type_info
                                   -8  [ typeinfo Object   ] --> +0 [ ... ]
    --> +0  [ vptr           ] --> +0  [ &Object::HashCode ]
        +8  [ identity_hash_ ]     +8  [ &Object::Equals   ]
        +12 [ (padding)      ]     +16 [ &Object::ToString ]
    
                 MyObject                     vtable
                                   -16 [ offset to top       ]  __si_class_type_info
                                   -8  [ typeinfo MyObject   ] --> +0 [ ... ]
    --> +0  [ vptr           ] --> +0  [ &MyObject::HashCode ]
        +8  [ identity_hash_ ]     +8  [ &Object::Equals     ]
        +12 [ dummy_         ]     +16 [ &MyObject::ToString ]
    
    */

    这里最主要的是我认为R大的这个虚表画的实在是好看。所以直接借用了,一看就比我上面自己写的代码好看多了(T T)。

    首先我们学习的时候,可以暂时先无视小于0的虚表内容。从+0开始存放了vptr这个虚表指针指向了类的虚表。可以很清楚的看到在MyObject的虚表里其中HashCode 和 ToString函数已经是派生类的虚函数了,把父类的函数重写了。

    所以这两个R大画的类已经很清楚的说明了类的虚表虚函数的操作。

    那么有没有比较暴力的办法强行自己来控制虚表呢。其实这个来源于当时我做的一个阿里笔试题,做完当天我就看到知乎的R大已经做了详细的解释,这里还是引用他的代码好了。

    虚表和虚函数地址

    以下代码同出自R大之手:RednaxelaFX,编程语言厨

    #include <iostream>
    using namespace std;
    
    class animal
    {
    protected:
      int age_;
      animal(int age): age_(age) { }
    
    public:
      virtual void print_age(void) = 0;
      virtual void print_kind() = 0;
      virtual void print_status() = 0;
    };
    
    class dog : public animal
    {
    public:
      dog(): animal(2) { }
      ~dog() { }
    
      virtual void print_age(void) {
        cout << "Woof, my age = " << age_ << endl;
      }
    
      virtual void print_kind() {
        cout << "I'm a dog" << endl;
      }
    
      virtual void print_status() {
        cout << "I'm barking" << endl;
      }
    };
    
    class cat : public animal
    {
    public:
      cat(): animal(1) { }
      ~cat() { }
    
      virtual void print_age(void) {
        cout << "Meow, my age = " << age_ << endl;
      }
    
      virtual void print_kind() {
        cout << "I'm a cat" << endl;
      }
    
      virtual void print_status() {
        cout << "I'm sleeping" << endl;
      }
    };
    
    void print_random_message(void* something) {
      cout << "I'm crazy" << endl;
    }
    
    int main(void)
    {
      cat kitty;
      dog puppy;
      animal* pa = &kitty;
    
      intptr_t* cat_vptr = *((intptr_t**)(&kitty));
      intptr_t* dog_vptr = *((intptr_t**)(&puppy));
    
      intptr_t fake_vtable[] = {
        dog_vptr[0],         // for dog::print_age
        cat_vptr[1],         // for cat::print_kind
        (intptr_t) print_random_message
      };
      *((intptr_t**) pa) = fake_vtable;
    
      pa->print_age();    // Woof, my age = 1
      pa->print_kind();   // I'm a cat
      pa->print_status(); // I'm crazy
    
      return 0;
    }

    我们可以看到R大干了什么!!丧心病狂的把vtable自己伪造了一个,然后放到虚表指针后面!简直佩服。看到这个代码我也是才明白,虚表可以这么操作。

    虚表地址和虚函数地址

    虚函数表的地址(int*)&classname)与虚函数的地址(int*)*(int*)(&classname)实际按照R大的说法,这里的int应该改成intptr_t才更好,这样能够防止在LP64模型下,函数指针是8个字节。而地址获取不全。

    虚函数表的地址和虚函数地址的关系类似于: x 和 *x的关系。


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