C++ vptr vtbl (C++虚表指针，虚函数表，虚函数的实现)很多人都喜欢问这个,写下吧。

我们来看一段简单的C++程序。该程序只能在64位机器上正常运行，如果你是32位机器，请自行将main函数内的int64_t都改成int。

如果你能理解全部内容，并且能得出正确的运行结果，说明你对下面这些内容有充分的了解：

1. C语言指针本质；
2. C语言函数以及函数指针的运用；
3. C++对象基本内存模型；
4. C++虚函数以及虚函数实现多态原理。

#include <iostream>

class A {

    virtual void a()=0;

    virtual void b()=0;

};

class A1: public A {

    virtual void a() { std::cout<< "A1::a()" << std::endl; } 

    virtual void b() { std::cout<< "A1::b()" << std::endl; }

};

class A2: public A {

    virtual void a() { std::cout<< "A2::a()" << std::endl; } 

    virtual void b() { std::cout<< "A2::b()" << std::endl; } 

};

typedef void (*F)();

int main()

{

    A1 a1;

    int64_t* vptr = (int64_t*)(&a1); 

    int64_t* vtbl = (int64_t*)(*vptr);

    F a1_f1 = (F)*(vtbl + 0);

    F a1_f2 = (F)*(vtbl + 1);

    a1_f1();

    a1_f2();

    A2 a2;

    vptr = (int64_t*)(&a2);

    vtbl = (int64_t*)(*vptr);

    

    F a2_f1= (F)*(vtbl + 0);

    F a2_f2= (F)*(vtbl + 1);

    a2_f1();

    a2_f2();

}

上面代码编译运行结果如下：

A1::a()

A1::b()

A2::a()

A2::b()

关于上述代码的几点解释说明：

1. 在C++中，每个对象实例有不同的vtbl（虚函数表）；
2. 在C++中，一个对象实例的vtbl（虚函数表）指针vptr存储在该对象所在内存起始位置。该指针vptr指向具体的vtable。上述代码第23行给出了如何获取这个指针vptr的方法：取得该对象地址指针，再强制转换成该机器上默认指针长度（比如这里64位机器对应的是int64_t）；
3. 第24行通过*vptr访问到的具体内容就是vtabl在内存中的起始地址了，vtabl中保存着该对象虚函数地址，我将其强制转换成当前机器CPU位数相同的指针类型后就可以通过简单的加减访问到vtbl所有函数的地址；
4. 通过在内存中偷来的函数指针，我们就可以直接去调用相应的函数。参见第25行和26的代码，我们只要将该指针转成相应的函数指针就可以顺利调用。

上述内存模型示意如下：

 

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