虚函数表里有什么？（二）——普通单继承下的虚函数表

前言

上篇文章中，我们探索了单个多态对象（没有继承）的虚函数表中的条目及它们的作用。本文继续探究普通单继承下的虚函数表。
本节示例代码如下：

1. 1 #include <iostream>
2. 2 #include <typeinfo>
3. 3
4. 4 class Base
5. 5 {
6. 6 public:
7. 7     Base() {}
8. 8     virtual ~Base() {}
9. 9     virtual void zoo()
10. 10     {
11. 11         std::cout << "Base::zoo\n";
12. 12     }
13. 13     virtual void foo() = 0;
14. 14 private:
15. 15     int b_num = 100;
16. 16 };
17. 17
18. 18 class Derived : public Base
19. 19 {
20. 20 public:
21. 21     Derived() {}
22. 22     ~Derived() {}
23. 23     virtual void fun()
24. 24     {
25. 25         std::cout << "Derived::fun\n";
26. 26     }
27. 27     void foo() override
28. 28     {
29. 29         std::cout << "my num is: " << d_num << '\n';
30. 30     }
31. 31 private:
32. 32     int d_num = 200;
33. 33 };
34. 34
35. 35 int main(int argc, char *argv[])
36. 36 {
37. 37     std::cout <<sizeof(Derived) << '\n';
38. 38     Base *p = new Derived;
39. 39     const std::type_info &info = typeid(*p);
40. 40     std::cout << info.name() << '\n';
41. 41     delete p;
42. 42     return 0;
43. 43 }

复制代码

因为过分深入细节会偏离主题，所以本文仅点到为止，等到讲述完虚函数表相关的内容，后面会专门拿出一篇文章，结合实例，讲解 __dynamic_cast 的实现细节，帮助读者把之前的知识融会贯通。
gcc源码位置：__dynamic_cast、__si_class_type_info::__do_dynamic。
用途三：dynamic_cast中寻找public基类

如果通过找到了转换目标的地址，但是却不能确定 src_type 是不是 dst_type 的public基类（如果不是，转换就会失败，返回空指针），因此需要从 dst_type 向上回溯，看能不能找出到 src_type 的public路径。

1. try {
2.     throw Derived();
3. } catch (const Base& b) {
4.     b.foo();
5. }

复制代码

 
 __find_public_src 是 __class_type_info 的成员函数，在tinfo.h中定义。

1. bool __class_type_info::
2. __do_catch (const type_info *thr_type,
3.             void **thr_obj,
4.             unsigned outer) const
5. {
6.   // 这里==调用的是基类std::type_info的operator==, 本质上就是比较typeinfo name这一字符串常量
7.   if (*this == *thr_type)
8.     return true;
9.   if (outer >= 4)
10.     // Neither `A' nor `A *'.
11.     return false;
12.   // 如果不匹配，就看thr_type的上层类型是否匹配
13.   return thr_type->__do_upcast (this, thr_obj);
14. }

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__si_class_type_info::__do_find_public_src 会逐级向上回溯。

1. bool __si_class_type_info::
2. __do_upcast (const __class_type_info *dst, const void *obj_ptr,
3.              __upcast_result &__restrict result) const
4. {
5.   // 如果当前类型和dst（即要捕获的类型）相同，返回true
6.   if (__class_type_info::__do_upcast (dst, obj_ptr, result))
7.     return true;
9.   // 否则看基类类型是否和dst相同
10.   return __base_type->__do_upcast (dst, obj_ptr, result);
11. }
13. bool __class_type_info::
14. __do_upcast (const __class_type_info *dst, const void *obj,
15.              __upcast_result &__restrict result) const
16. {
17.   if (*this == *dst) // 相同就返回true
18.     {
19.       result.dst_ptr = obj;
20.       result.base_type = nonvirtual_base_type;
21.       result.part2dst = __contained_public;
22.       return true;
23.     }
24.   return false;
25. }

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那么，什么情况下需要逐级寻找public base呢？比如说下面的代码：

1. Derived *pd = new Derived;
2. Basel *pb = dynamic_cast<Base *>(pd);

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因为这里继承关系比较复杂（涉及到虚拟继承），所以 __do_dyncast 不能确定 dst2src 是什么，需要再次回溯。由于虚拟继承超出了本文的讨论范围，因此暂不深入分析，留待后序文章探讨。
总结

• 在vtable中，纯虚函数对应 __cxa_pure_virtual 这个错误处理函数，该函数的本质是调用 about() ，即，如果调用纯虚函数，会导致程序奔溃。
  
• 如果一个类只有一个基类，并且这个基类是public的、非虚的、多态的（含有虚函数），那么，派生类对象和基类子对象公用一个vtable，对于某个条目，如果派生类有自己的实现，那么就采用派生类的版本，否则，采用基类的版本。对于派生类新增的虚函数，按声明顺序依次排在最后面。
  
• 对于满足上述条件的派生类，它对应的typeinfo类型是 __si_class_type_info ，该类是 __class_type_info 的派生类，含有一个指向基类typeinfo的指针 __base_type ，依靠该指针，可以从派生类类型到基类类型进行逐层回溯，这在异常捕获、 dynamic_cast 中发挥着重要作用。
  

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