浅谈C++ 虚函数分析

struct Base {
  Base() : val(7777) {}
  virtual int fuck(int a) = 0;
  int val;
};

struct Der : public Base {
  Der() = default;
  int fuck(int a) override { return val + 4396; }
};

struct A {
  A() = default;
  void funny(int a) {}
};

int main() {
  Der der;
  Base *pbase = &der;
  pbase->fuck(sizeof(Der)); // 调用 Der::fuck(int a);

  A a;
  a.funny(sizeof(A)); // A::funny(int a);

  return 3;
}

_ZN4BaseC2Ev:
.LFB1:
  .cfi_startproc
  pushq  %rbp
  .cfi_def_cfa_offset 16
  .cfi_offset 6, -16
  movq  %rsp, %rbp
  .cfi_def_cfa_register 6
  movq  %rdi, -8(%rbp)  // 还是 main 函数的栈帧 -32(%rpb) 的地址
  leaq  16+_ZTV4Base(%rip), %rdx // 关键点来了，取虚表偏移 16 的地址也就是 __cxa_pure_virtual，这里是没有意义的
  movq  -8(%rbp), %rax
  movq  %rdx, (%rax)   // 将 __cxa_pure_virtual 的地址存放在 地址rax 的内存中（这个例子中也就是main 函数的栈帧 -32(%rpb) 的地方）， 
  movq  -8(%rbp), %rax  // 然后往后偏移 8 个字节，也就是跳过虚表指针，对成员变量 val 初始化。
  movl  $7777, 8(%rax)
  nop           // 注：上面是用这个示例中实际的地址带入的，实际上对于一个有的类的处理是一个通用逻辑的，构造函数传入的第一个参数 rdi 是 this 指针，由于有虚表存在的影响，这里会修改 this 指针所在地址的内容，也就是虚表的偏移地址（非起始地址）
  popq  %rbp
  .cfi_def_cfa 7, 8
  ret
  .cfi_endproc
.LFE1:
  .size  _ZN4BaseC2Ev, .-_ZN4BaseC2Ev
  .weak  _ZN4BaseC1Ev
  .set  _ZN4BaseC1Ev,_ZN4BaseC2Ev
  .section  .text._ZN3Der4fuckEi,"axG",@progbits,_ZN3Der4fuckEi,comdat
  .align 2
  .weak  _ZN3Der4fuckEi
  .type  _ZN3Der4fuckEi, @function
_ZN3Der4fuckEi:
.LFB3:
  .cfi_startproc
  pushq  %rbp
  .cfi_def_cfa_offset 16
  .cfi_offset 6, -16
  movq  %rsp, %rbp
  .cfi_def_cfa_register 6
  movq  %rdi, -8(%rbp)
  movl  %esi, -12(%rbp)
  movq  -8(%rbp), %rax
  movl  8(%rax), %eax  // 成员变量 val，val 是从 rdi 中偏移 8 字节取的值
  addl  $4396, %eax   // val + 4396
  popq  %rbp
  .cfi_def_cfa 7, 8
  ret
  .cfi_endproc
.LFE3:
  .size  _ZN3Der4fuckEi, .-_ZN3Der4fuckEi
  .section  .text._ZN1A5funnyEi,"axG",@progbits,_ZN1A5funnyEi,comdat
  .align 2
  .weak  _ZN1A5funnyEi
  .type  _ZN1A5funnyEi, @function
_ZN1A5funnyEi:
.LFB4:
  .cfi_startproc
  pushq  %rbp
  .cfi_def_cfa_offset 16
  .cfi_offset 6, -16
  movq  %rsp, %rbp
  .cfi_def_cfa_register 6
  movq  %rdi, -8(%rbp)
  movl  %esi, -12(%rbp)
  nop
  popq  %rbp
  .cfi_def_cfa 7, 8
  ret
  .cfi_endproc
.LFE4:
  .size  _ZN1A5funnyEi, .-_ZN1A5funnyEi
  .section  .text._ZN3DerC2Ev,"axG",@progbits,_ZN3DerC5Ev,comdat
  .align 2
  .weak  _ZN3DerC2Ev
  .type  _ZN3DerC2Ev, @function
_ZN3DerC2Ev:
.LFB7:
  .cfi_startproc
  pushq  %rbp
  .cfi_def_cfa_offset 16
  .cfi_offset 6, -16
  movq  %rsp, %rbp
  .cfi_def_cfa_register 6
  subq  $16, %rsp
  movq  %rdi, -8(%rbp)  // rdi 是取的 main 栈帧 -32(%rbp) 的地址
  movq  -8(%rbp), %rax
  movq  %rax, %rdi
  call  _ZN4BaseC2Ev   // Base 的构造函数，并且又把传进来的参数作为实参传进去了，这里跟踪进去
  leaq  16+_ZTV3Der(%rip), %rdx // 取虚表偏移16字节 _ZN3Der4fuckEi 的地址 
  movq  -8(%rbp), %rax
  movq  %rdx, (%rax)   // rax 在之前的 Base构造函数中是被修改了的，这里将继续修改内容，前一次的修改失效。
  nop
  leave
  .cfi_def_cfa 7, 8
  ret
  .cfi_endproc
.LFE7:
  .size  _ZN3DerC2Ev, .-_ZN3DerC2Ev
  .weak  _ZN3DerC1Ev
  .set  _ZN3DerC1Ev,_ZN3DerC2Ev
  .text
  .globl main
  .type  main, @function
main:
.LFB5:
  .cfi_startproc
  pushq  %rbp
  .cfi_def_cfa_offset 16
  .cfi_offset 6, -16
  movq  %rsp, %rbp
  .cfi_def_cfa_register 6
  subq  $48, %rsp
  leaq  -32(%rbp), %rax // 取 -32(%rbp) 的地址，对应 Base *pbase;
  movq  %rax, %rdi
  call  _ZN3DerC1Ev   // 调用了构造函数，并且以-32(%rbp) 的地址作为参数，这里跟踪进去
  leaq  -32(%rbp), %rax // -32(%rbp) 被修改，该内存中的内容为 Der 虚表的偏移地址 
  movq  %rax, -8(%rbp)
  movq  -8(%rbp), %rax
  movq  (%rax), %rax  // rax = M[rax]，取出虚表偏移中的地址
  movq  (%rax), %rdx  // rdx = M[rax] , 取出虚表偏移的内容（也就是函数地址），算上上面这是做了两次解引用
  movq  -8(%rbp), %rax
  movl  $16, %esi    // sizeof(Der) = 16, 包含一个虚表指针和 int val;
  movq  %rax, %rdi   // 虚表偏移中的地址
  call  *%rdx      // 调用函数
  leaq  -33(%rbp), %rax
  movl  $1, %esi
  movq  %rax, %rdi
  call  _ZN1A5funnyEi  // 普通成员函数，实现简单
  movl  $3, %eax
  leave
  .cfi_def_cfa 7, 8
  ret
  .cfi_endproc
.LFE5:
  .size  main, .-main
  .weak  _ZTV3Der
  .section  .data.rel.ro.local._ZTV3Der,"awG",@progbits,_ZTV3Der,comdat
  .align 8
  .type  _ZTV3Der, @object
  .size  _ZTV3Der, 24
_ZTV3Der:
  .quad  0
  .quad  _ZTI3Der
  .quad  _ZN3Der4fuckEi // Der::fuck(int a);
  .weak  _ZTV4Base
  .section  .data.rel.ro._ZTV4Base,"awG",@progbits,_ZTV4Base,comdat
  .align 8
  .type  _ZTV4Base, @object
  .size  _ZTV4Base, 24
_ZTV4Base:
  .quad  0
  .quad  _ZTI4Base
  .quad  __cxa_pure_virtual // 纯虚函数，无对应符号表
  .weak  _ZTI3Der
  .section  .data.rel.ro._ZTI3Der,"awG",@progbits,_ZTI3Der,comdat
  .align 8
  .type  _ZTI3Der, @object
  .size  _ZTI3Der, 24

virtual void Base::shit() {}
void Der::shit() override {}

_ZTV3Der:
  .quad  0
  .quad  _ZTI3Der
  .quad  _ZN3Der4fuckEi
  .quad  _ZN3Der4shitEv
  .weak  _ZTV4Base
  .section  .data.rel.ro._ZTV4Base,"awG",@progbits,_ZTV4Base,comdat
  .align 8
  .type  _ZTV4Base, @object
  .size  _ZTV4Base, 32
_ZTV4Base:
  .quad  0
  .quad  _ZTI4Base
  .quad  __cxa_pure_virtual
  .quad  _ZN4Base4shitEv
  .weak  _ZTI3Der
  .section  .data.rel.ro._ZTI3Der,"awG",@progbits,_ZTI3Der,comdat
  .align 8
  .type  _ZTI3Der, @object
  .size  _ZTI3Der, 24

 movq  -8(%rbp), %rax
  movq  (%rax), %rax
  addq  $8, %rax
  movq  (%rax), %rdx
  movq  -8(%rbp), %rax
  movq  %rax, %rdi
  call  *%rdx