C++虚表地址和虚函数地址

我会带着你远行 2022-02-20 07:08 292阅读 0赞

### 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][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2JhamlhbnhpYW9mZW5kdWk_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
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][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2JhamlhbnhpYW9mZW5kdWk_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
\_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][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2JhamlhbnhpYW9mZW5kdWk_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

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][20190412201629719.png]

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