用汇编的眼光看C++（之虚函数）

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    虚函数是面向对象设计中的一个重要内容。它的出现使得我们只需要相同的接口函数，并可以得到不同的生成结果。但是有些朋友却知其然，不知其所以然，为什么会出现这样的结果，我们可以用一段代码说明问题。首先，我们先定义两个基本类型，一个是employee，一个是manager，看过前面一片博客的朋友应该都有点印象：

class employee 

{ 

public: 

    employee() { } 

    ~employee() {} 

    virtual void print() const { printf("employee!/n");} 

}; 

class manager : public employee 

{ 

public: 

    manager() {} 

    ~manager() {} 

    void print() const {printf("manager!/n");} 

}; 

class employee

{

public:

       employee() { }

       ~employee() {}

       virtual void print() const { printf("employee!/n");}

};

class manager : public employee

{

public:

       manager() {}

       ~manager() {}

       void print() const {printf("manager!/n");}

};

    我们看到，和前面出现的成员函数稍微有一些不同，这里的print函数之前出现了virtual。然而正是这个virtual发挥了巨大的作用。可以毫不夸张地说，没有虚函数，基本上就没有设计模式，也就无法体现C++语言在面向对象设计中的巨大优越性。下面我们看看这个virtual是怎样发挥作用的？

76:       employee p; 

0040128D   lea         ecx,[ebp-10h] 

00401290   call        @ILT+45(employee::employee) (00401032) 

00401295   mov         dword ptr [ebp-4],0 

77:       manager m; 

0040129C   lea         ecx,[ebp-14h] 

0040129F   call        @ILT+65(manager::manager) (00401046) 

004012A4   mov         byte ptr [ebp-4],1 

78:       employee* e = &p; 

004012A8   lea         eax,[ebp-10h] 

004012AB   mov         dword ptr [ebp-18h],eax 

79:       e->print(); 

004012AE   mov         ecx,dword ptr [ebp-18h] 

004012B1   mov         edx,dword ptr [ecx] 

004012B3   mov         esi,esp 

004012B5   mov         ecx,dword ptr [ebp-18h] 

004012B8   call        dword ptr [edx] 

004012BA   cmp         esi,esp 

004012BC   call        __chkesp (00408870) 

80:       e = &m; 

004012C1   lea         eax,[ebp-14h] 

004012C4   mov         dword ptr [ebp-18h],eax 

81:       e->print(); 

004012C7   mov         ecx,dword ptr [ebp-18h] 

004012CA   mov         edx,dword ptr [ecx] 

004012CC   mov         esi,esp 

004012CE   mov         ecx,dword ptr [ebp-18h] 

004012D1   call        dword ptr [edx] 

004012D3   cmp         esi,esp 

004012D5   call        __chkesp (00408870) 

82:   } 

76:       employee p;

0040128D   lea         ecx,[ebp-10h]

00401290   call        @ILT+45(employee::employee) (00401032)

00401295   mov         dword ptr [ebp-4],0

77:       manager m;

0040129C   lea         ecx,[ebp-14h]

0040129F   call        @ILT+65(manager::manager) (00401046)

004012A4   mov         byte ptr [ebp-4],1

78:       employee* e = &p;

004012A8   lea         eax,[ebp-10h]

004012AB   mov         dword ptr [ebp-18h],eax

79:       e->print();

004012AE   mov         ecx,dword ptr [ebp-18h]

004012B1   mov         edx,dword ptr [ecx]

004012B3   mov         esi,esp

004012B5   mov         ecx,dword ptr [ebp-18h]

004012B8   call        dword ptr [edx]

004012BA   cmp         esi,esp

004012BC   call        __chkesp (00408870)

80:       e = &m;

004012C1   lea         eax,[ebp-14h]

004012C4   mov         dword ptr [ebp-18h],eax

81:       e->print();

004012C7   mov         ecx,dword ptr [ebp-18h]

004012CA   mov         edx,dword ptr [ecx]

004012CC   mov         esi,esp

004012CE   mov         ecx,dword ptr [ebp-18h]

004012D1   call        dword ptr [edx]

004012D3   cmp         esi,esp

004012D5   call        __chkesp (00408870)

82:   }

    上面是一段函数调用的代码，代码可以稍微有点长。不过没有关系，我们可以按照代码的行数一行一行地去进行说明和理解。

    76行： 我们创建了employee类型的一个变量p，这个可以从后面的employee的构造函数可以看出来

    77行： 我们创建了manager类型的一个变量，这个也可以从后面的manager的构造函数看出

    78行： 我们创建一个指针临时变量e，它保存了变量p的地址，这一句也比较简单

    79行： 我们发现79句下面共有7句汇编，其中第三句、第六句、第七句是平衡堆栈的时候用的，和我们的调用没有关系。那么call的edx是什么东西呢？原来函数调用的顺序是这样的：edx -> [ecx]  ->[ebp-0x18]，不知道大家看明白了没有。在内存的第一个字节记录一个指向print函数指针的指针，也就是edx。通过这个edx，我们就可以查找到位于edx地址的内容是什么。后来我们提取出来后发现[edx]的内容正是我们要查找的print函数地址。这里相当于一个二次寻址的过程。

    80行： 我们重新对临时变量e进行了赋值，此时e保存的是变量m的地址

    81行： 我们发现此时的寻找过程和79行惊奇地一致，原因就在于edx的内容不同罢了。也就是指向函数指针的指针发生了变化而已。

    试想一下，如果没有这个virtual函数，以上这段代码会发生什么差别呢？

76:       employee p; 

0040127D   lea         ecx,[ebp-10h] 

00401280   call        @ILT+45(employee::employee) (00401032) 

00401285   mov         dword ptr [ebp-4],0 

77:       manager m; 

0040128C   lea         ecx,[ebp-14h] 

0040128F   call        @ILT+65(manager::manager) (00401046) 

00401294   mov         byte ptr [ebp-4],1 

78:       employee* e = &p; 

00401298   lea         eax,[ebp-10h] 

0040129B   mov         dword ptr [ebp-18h],eax 

79:       e->print(); 

0040129E   mov         ecx,dword ptr [ebp-18h] 

004012A1   call        @ILT+5(employee::print) (0040100a) 

80:       e = &m; 

004012A6   lea         ecx,[ebp-14h] 

004012A9   mov         dword ptr [ebp-18h],ecx 

81:       e->print(); 

004012AC   mov         ecx,dword ptr [ebp-18h] 

004012AF   call        @ILT+5(employee::print) (0040100a) 

82:   } 

76:       employee p;

0040127D   lea         ecx,[ebp-10h]

00401280   call        @ILT+45(employee::employee) (00401032)

00401285   mov         dword ptr [ebp-4],0

77:       manager m;

0040128C   lea         ecx,[ebp-14h]

0040128F   call        @ILT+65(manager::manager) (00401046)

00401294   mov         byte ptr [ebp-4],1

78:       employee* e = &p;

00401298   lea         eax,[ebp-10h]

0040129B   mov         dword ptr [ebp-18h],eax

79:       e->print();

0040129E   mov         ecx,dword ptr [ebp-18h]

004012A1   call        @ILT+5(employee::print) (0040100a)

80:       e = &m;

004012A6   lea         ecx,[ebp-14h]

004012A9   mov         dword ptr [ebp-18h],ecx

81:       e->print();

004012AC   mov         ecx,dword ptr [ebp-18h]

004012AF   call        @ILT+5(employee::print) (0040100a)

82:   }

    很遗憾，这里就没有了动态查找的过程，所有的打印函数最终都指向了函数employee::print，此时多态性也不复存在了。