玩坏C++的多态机制

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      面向对象的三个特点，封装继承多态，好了，当面向对象遇上指针，就有了C++。三个特点中的封装继承很容易理解，按笔者的个人理解，封装继承是为多态而生。当一个父类有多个继承类时，通过对父指针赋予不同继承类的对象，就可以灵活地调用继承类中的继承函数了，这就是多态。

      虚函数是实现多态的重要元素，请看：

class A
{
public:
    void a0(){cout <<"a0"<<endl;}
    virtual void a1(){cout <<"a1"<<endl;}
};

class B: public A
{
public:
    void a0(){cout <<"b.a0"<<endl;};
    void a1(){cout <<"b.a1"<<endl;};
};

main()
{
    A * a0 = new B ();
    a0->a0();
    a0->a1();
    A a1 = B();
    a1.a0();
    a1.a1();
    delete a;
}

    输出是a0, b.a1, a0, a1。喻示了两点：其一，C++多态是通过指针来实现的，这和Java中通过类型转换（C#中称为装箱和拆箱）不同，因为执行A a1=B()时，首先调用了B de 构造函数构造出B对象，然后调用A的复制构造函数构造A，因此，最终调用的是A的复制构造函数，在调用函数时当然也调用A的函数了；其二，virtual的功能是使用多态时，子类的同名同参数的函数得以覆盖父类函数，而对于非虚函数，C++中在通过对象调用成员函数时，函数的入口在编译时就静态地确定了，而编译器是不在乎指针在赋值后会指向什么对象的。

    这一切来自于C++的虚函数表机制。虚函数表是一个连续的内存空间，保存着一系列虚函数指针。在构造一个子对象时，内存空间最开始的4B保存一个虚函数表的入口地址。如上例中，A的虚函数表为<A::a1>，B继承A并重写了虚函数a1，因此B的虚函数表为<B::a1>，即在继承的时候，用B::a1的函数地址覆盖了A::a1的地址。于是有了下面的代码：

class A
{
public:
    void a0(){cout <<"a0"<<endl;}
    virtual void a1(){cout <<"a1"<<endl;}
    virtual void a2(){cout <<"a2"<<endl;}
};

class B: public A
{
public:
    void a0(){cout <<"b.a0"<<endl;};
    void a1(){cout <<"b.a1"<<endl;};
    void a2(){cout <<"b.a2"<<endl;}
};

type void ( * Function)();

main()
{
    A * a = new B ();
    Function p =  (void (*)(void))*( (int *) *(int*)(a) + 0 );
    p();
    delete a;
}

其中：

　　a是对象的地址，

　　(int *) a是对象最开始4字节的地址

　　* (int *)a是对象的最开始的4字节

　　(int *) * (int *)a是对象最开始的四个字节，实际上是个地址，是什么地址呢，是虚函数表存放的地址

　　* (int *) * (int *)a是虚函数表的第一项，也就是第一个虚函数的地址，因此+0表示第一个函数，+1表示第二个函数，以此类推

　　于是通过函数指针p，成功地访问了B的第一个虚继承函数a1。虚函数表就是这么一回事。下面两个小魔术来了。

1，通过函数指针访问子类的私有函数

2，通过函数指针访问父类的私有函数

class A
{
    virtual void a0()
    {
        printf("A::a0 (private)\n");
    }
public:
    explicit A(){}
    virtual void a1()
    {
        printf("A::a1 (public)\n");
    }
};

class B : public A
{
public:
    explicit B(){}
private:
    int y;
    virtual void a1()
    {
        printf("B::a1 (private)\n");
    }
};

typedef void (* Function)();

main()
{
    A * a = new B();
    Function p;
    p = ( void (*)(void) ) *( (int *)  *(int*)(a) + 0 );
    p();
    p = (Function) *( (int*) *(int*)(a) + 1 );
    p();
    a->a1();
    delete a;
}

    其中A的虚函数表是<private A::a0, public A::a1>， B的虚函数表是<private A::a0, private B::a1>。

    在第一次调用时p指向private A::a0，而第二次调用时p指向private B::a1。权限的检查是在编译阶段，因此动态的指针调用绕过了权限检查。

    在第三次调用时(a->a1())时，由于对权限的检查是在编译阶段，而编译器不检查a到底指向什么对象（因为这是动态的），只看a的类型。编译器发现a是A的指针，而a1()在类A中是public函数，因此权限检查顺利地pass。随后开始执行，此时a->a1()的指针指向B::a1()，于是乎，我们成功地用父类指针A * a调用了子类B的私有函数。

玩坏C++的多态机制

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原文地址：http://www.cnblogs.com/zhchngzng/p/4013031.html