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ATL中宏定义offsetofclass的使用

2024-07-25 07:30:29   223人阅读

近日学习ATL，通过对宏定义offsetofclass的解惑过程，顺便分析下虚函数表，以及通过虚函数表调用函数的问题。

1 解开ATL中宏定义offsetofclass的疑惑
#define _ATL_PACKING  8  
#define offsetofclass(base, derived) ((unsigned long)(static_cast <base*>((derived*)_ATL_PACKING))-_ATL_PACKING)
分析如下：（base 基类 ， derived 子类）           
  • (derived*) 8 就是把指针指向地址8，这样就不用自己新创建类的对象。
  • 此后又static_cast <base*>，将指针转为基类指针，这个过程，指针的值实际发生了变化，如果有偏移，那么此时已经指到新的地址，比如12或16（32位系统指针为4字节）
  • 12减去8 就是最后得到的偏移量4
  • 可以看出，_ATL_PACKING 实际上可以是任意非0值，它只是一个地址值，只要不是0，正负均可。
由此得出 offsetofclass 用来计算基类(base)指针在子类(derived)对象中的偏移量，也可以理解为基类虚函数表在子类对象中的偏移量。因为虚函数表指针就在所有对象的开头位置。此时大家多有疑问，为什么不通过类对象来计算?有一个问题，如果子类是个虚类，它根本就不能创建类对象，所以就没法计算，这个方法解决了虚类的问题，它只是用了下这个地址，并没有修改数据。(这样任意指向内存地址，不知道有何风险?)

如有两个基类，就有两个虚函数表指针。
class Derived:  public Base1 ,public Base2
offsetofclass(Base1,Derived)  计算出 Base1 在Derived的实例对象中偏移0 字节
offsetofclass(Base2,Derived)  计算出 Base2在Derived的实例对象中偏移4 字节

2 通过偏移来指定基类在子类对象中的地址
Derived d;
Derived *pD= &d; // pD地址0x0018fe98   
Base2 * pB2 = pD; //传递给pB2，地址为0x0018fe9c，偏移了4个字节 
pB2 =   (Base2*)(( int)(&d) + 4); // 通过偏移也可以得到Base2 

pB2 和pD地址并不相同，而指针判断却相等。
if(pD == pB)
{
     // 两个指针的比较
     //  pD地址0x0018fe98,pB地址0x0018fe9c
   // 为什么还是相等呢，pD,pB指向的类型不同，pD先转换成基类pB类型，再进行比较。
 }

如下图：
 
          
3 通过虚函数表来调用父类或子类中成员函数
虚函数表，几个基类分支，就有几个虚函数表指针
class Derived: public Base1,public Base2
所以Derived有两个虚函数表指针
如下图：


Derived覆盖了基类的相同虚函数，自己的虚函数放在第一个表中。
清楚了虚函数表，就可以通过地址来调用函数了.

    typedef void (*Fun)( void); //函数指针
    Derived d;
    int **pVtab = (int **)&d;
    Fun pFun = (Fun)pVtab[0][0]; //等同于 调用 Fun pFun = (Fun)*((int*)*(int*)((int*)&b + 0) + 0);
    pFun();
    以此类推，调用pVtab[0][1],pVtab[0][2],pVtab[1][0]，pVtab[1][1]

输出如下图：


4 如下为全部代码部分
// 测试分3次进行，进行测试1时，请注释掉其他部分，以此类推。
#include <iostream>
using namespace std;

#define _ATL_PACKING  8  // 尝试修改下 非0 即可
#define offsetofclass(base, derived) ((unsigned long)(static_cast <base*>((derived*)_ATL_PACKING))-_ATL_PACKING)

typedef void (*Fun)( void);

class Base1
{
public:
                 virtual void f() { cout << "Base1::f" << endl; }
                 virtual void g() { cout << "Base1::g" << endl; }
};
class Base2
{
public :
                 virtual void f() { cout << "Base2::f" << endl; }
                 virtual void g() { cout << "Base2::g" << endl; }
                  // void  h(){ cout << "Base2::h" << endl; }           // 测试2使用: 非虚函数，此函数不在虚表中
};
class Derived:  public Base1 ,public Base2
{
public :
                 virtual void f() { cout << "Derived::f" << endl; }
                 virtual void g1() { cout << "Derived::g1" << endl; }
                  // virtual void  h() = 0;                                               //测试1使用：子类为虚类时，计算偏移
};

int main(int argc, char* argv[])
{
    //测试1：子类为虚类时，计算偏移
         unsigned long nOffset1 =0,nOffset2=0 ;
         nOffset1 = offsetofclass(Base1,Derived);  // 计算后 nOffset1 =0  
         nOffset2 = offsetofclass(Base2,Derived); // 计算后 nOffset2 = 4  
       
    //测试2:创建对象
    unsigned long nOffset1 =0,nOffset2=0 ;
         nOffset1 = offsetofclass(Base1,Derived);  // 计算后 nOffset1 =0  
         nOffset2 = offsetofclass(Base2,Derived); // 计算后 nOffset2 = 4  

    Derived d;
    Derived *pD= &d;  //pD地址0x0018fe98
    Base2 * pB2 = pD; // 传递给pB2，地址为0x0018fe9c，偏移了4个字节 
    pB2 = (Base2*)(( int)(&d) +nOffset2); // 通过偏移也可以得到Base2   


    // 测试3 通过虚函数表调用 函数
    Derived d;
    Derived *pD= &d;  
    int **pVtab = (int **)&d;
    Fun pFun = (Fun)pVtab[0][0]; //等同于 调用 Fun pFun = (Fun)*((int*)*(int*)((int*)&d+ 0) + 0);
    pFun();
    pFun = (Fun)pVtab[0][1]; //等同于 调用 pFun = (Fun)*((int*)*(int*)((int*)&d + 0 ) + 1);
    pFun();
    pFun = (Fun)pVtab[0][2]; //等同于 调用 pFun = (Fun)*((int*)*(int*)((int*)&d + 0) + 2);
    pFun();
    pFun = (Fun)pVtab[1][0]; //等同于 调用 pFun = (Fun)*((int*)*(int*)((int*)&d + 1) + 0);
    pFun();
    pFun = (Fun)pVtab[1][1]; //等同于 调用 pFun = (Fun)*((int*)*(int*)((int*)&d + 1) + 1);
    pFun();

     


    int nWait=0;
    cin >> nWait;
}

写本文之前阅读参考了以下文章：
1:  http://blog.csdn.net/haoel/article/details/1948051/
对于这篇文章中提到的 虚函数表在（Windows XP+VS2003）的末尾是个 NULL值，但笔者用（vs2003和vs2013 +win7 debug,release)测试后 末尾并非一定是NULL，值不确定。
2: http://blog.csdn.net/wishfly/article/details/2046361
3: http://c.chinaitlab.com/basic/748017.html



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