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詳解如何實(shí)現(xiàn)C++虛函數(shù)調(diào)用匯編代碼

2022-02-23 14:00link-初揚(yáng) C/C++

多態(tài)是C++中最重要的特性之一，對虛函數(shù)的調(diào)用在C++代碼中是隨處可見的,本篇文章我們詳細(xì)探討一下，感興趣的朋友快來看看吧

虛函數(shù)（代碼段地址）被存放在虛函數(shù)表中，調(diào)用虛函數(shù)的流程是這樣子的：先獲取虛函數(shù)表的首地址，然后根據(jù)目標(biāo)虛函數(shù)在虛函數(shù)表的位置（offset偏移）取出虛函數(shù)表中的虛函數(shù)地址，最后去call這個虛函數(shù)（地址），就完成虛函數(shù)的調(diào)用。這個虛函數(shù)調(diào)用的流程在匯編代碼中可以最直觀的反映出來。

詳解如何實(shí)現(xiàn)C++虛函數(shù)調(diào)用匯編代碼

在排查軟件異常或崩潰時，我們時常要借助匯編代碼的上下文去輔助分析問題。讀懂C++虛函數(shù)調(diào)用的匯編代碼實(shí)現(xiàn)，對于搞懂匯編代碼的上下文時很有好處的。今天我們就來看看虛函數(shù)調(diào)用的匯編代碼實(shí)現(xiàn)。

比如如下的C++代碼：

// 1、虛接口類中定義了純虛接口
class IContactInterface
{
  //...

  virtual BOOL IsLoadFinish() == 0;  // 虛接口

  //...
}


// 2、子類中實(shí)現(xiàn)虛接口
class Contact : public IContactInterface
{
  //...

  BOOL IsLoadFinish(); 

  //...
}


// 3、new出子類的對象，存放到父類的指針變量中
IContactInterface* g_pContactPtr = new Contact;


// 4、獲取子類對象的接口實(shí)現(xiàn)
IContactInterface* GetContactPtr()
{
  return g_pContactPtr；
} 


// 5、調(diào)用GetContactPtr獲取子類的對象去調(diào)用虛函數(shù)IsLoadFinish
GetContactPtr()->IsLoadFinish();

上述C++代碼片中，主要包含了以下幾點(diǎn)：

1）定義了虛接口類IContactInterface，在類中有個IsLoadFinish虛函數(shù)；

2）定義了一個子類Contact，繼承于IContactInterface接口類，并實(shí)現(xiàn)了虛函數(shù)IsLoadFinish；

3）new出一個Contact類的對象，賦值給父類IContactInterface的指針變量；

4）調(diào)用GetContactPtr接口獲取IContactInterface指針變量，調(diào)用虛函數(shù)IsLoadFinish。

其中，GetContactPtr()->IsLoadFinish()這句虛函數(shù)調(diào)用的匯編代碼如下所示：

.text:005103EB call ds:__imp__GetContactPtr
.text:005103F1 mov [ebp+var_2AF4], eax
.text:005103F7 mov ecx, [ebp+var_2AF4]
.text:005103FD mov edx, [ecx]
.text:005103FF mov ecx, [ebp+var_2AF4]
.text:00510405 mov eax, [edx+78h]
.text:00510408 call eax

現(xiàn)在我們就來詳細(xì)解讀一下這段實(shí)現(xiàn)虛函數(shù)調(diào)用的匯編代碼。

1、匯編代碼段1：

.text:005103EB call ds:__imp__GetContactPtr
.text:005103F1 mov [ebp+var_2AF4], eax
.text:005103F7 mov ecx, [ebp+var_2AF4]

調(diào)用GetContactPtr接口，返回IContactInterface*指針，其中存放的是子類Contact對象。GetContactPtr接口返回的IContactInterface*指針中的值，放到eax寄存器中。

在C++的匯編代碼中，調(diào)用函數(shù)的返回值是放到eax寄存器中的。

所以eax中存放的是子類Contact對象的地址。然后將eax中存放的子類Contact對象的地址，放到函數(shù)棧內(nèi)存[ebp+var_2AF4]中。然后又將子類Contact對象的地址放到ecx寄存器中。

2、匯編代碼段2：

.text:005103FD mov edx, [ecx]

代碼運(yùn)行至此，此時ecx中存放的就是子類Contact對象的地址。該句匯編代碼是以ecx中的值作為內(nèi)存地址，取出該地址中的值放到edx寄存器中。

在C++中，C++類中如果有虛函數(shù)，則類中會掩藏一個虛函數(shù)指針成員變量，是排放在C++類所有數(shù)據(jù)成員的首位，所以C++對象的地址，就是虛函數(shù)表指針變量的內(nèi)存首地址（是指針變量的地址，不是指針變量中的值），所以此處的[ecx]操作，是取出虛函數(shù)表指針變量中存放的內(nèi)容，即虛函數(shù)表的首地址。所以edx寄存器中存放的是Contact對象中的虛函數(shù)表的首地址。

C++類中如果有虛函數(shù)，則該類中會掩藏一個用來存放虛函數(shù)表地址的虛函數(shù)表指針變量，該虛函數(shù)表指針變量放置在該C++對象所有數(shù)據(jù)成員的首位，所以C++對象的地址就是其虛函數(shù)指針變量的內(nèi)存首地址。

3、匯編代碼段3：

.text:005103FF mov ecx, [ebp+var_2AF4]

回到整段匯編代碼最開始的地方，[ebp+var_2AF4]中存放的是子類Contact對象的地址。因?yàn)橄旅嬉{(diào)用Contact類對象的虛函數(shù)，調(diào)用時要將Contact類對象的地址傳給被調(diào)用的函數(shù)，即this指針。C++匯編代碼中，是通過ecx寄存器將類對象的地址傳給被調(diào)用函數(shù)，所以此句代碼是為下面調(diào)用類Contact的虛函數(shù)IsLoadFinish做準(zhǔn)備的。

在調(diào)用C++類的函數(shù)時，是通過ecx寄存器傳遞C++類對象的地址的，即this指針的存放的C++對象的地址。

4、匯編代碼段4：

.text:00510405 mov eax, [edx+78h]
.text:00510408 call eax

接著上面，當(dāng)前edx寄存器中存放的值是虛函數(shù)表的首地址（虛函數(shù)表指針中存放的值），78h是目標(biāo)虛函數(shù)IsLoadFinish在虛函數(shù)中的偏移，所以對edx+78h地址取址，是讀出虛函數(shù)表該位置存放的就是目標(biāo)虛函數(shù)IsLoadFinish的地址（代碼段地址），所以執(zhí)行這行代碼后，eax寄存器中存放的就是目標(biāo)虛函數(shù)IsLoadFinish的地址，然后call eax就是調(diào)用虛函數(shù)IsLoadFinish了。

在C++中，函數(shù)名稱其實(shí)就是該函數(shù)在代碼段的首地址，去call這個首地址，就是去調(diào)用這個虛函數(shù)了。要注意區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)段地址和代碼段的地址。

到此這篇關(guān)于詳解如何實(shí)現(xiàn)C++虛函數(shù)調(diào)用匯編代碼的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++ 虛函數(shù)內(nèi)容請搜索服務(wù)器之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持服務(wù)器之家！

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