实战C++对象模型之成员函数调用

末蓝、 2022-03-06 01:54 273阅读 0赞

先说结论：C++的类成员函数和C函数实质是一样的，只是C++类成员函数多了隐藏参数this。

通过本文的演示，可以看见这背后的一切，完全可C函数方式调用C++类普通成员函数和C++类虚拟成员函数。

为了实现C函数方式调用C++类成员函数，准备两个文件：。

1) 被调用的C++类成员函数源代码文件aaa.cpp

<table style="width:426.1pt;"> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:426.1pt;"> #include&nbsp;&lt;stdio.h&gt;&nbsp;//&nbsp;fprintf &nbsp; class&nbsp;X { public: &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;void&nbsp;xxx(); &nbsp; private: &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;int&nbsp;m; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;int&nbsp;n; }; &nbsp; void&nbsp;X::xxx()&nbsp;//&nbsp;bbb.cpp完全以C函数方式调用类X的成员函数xxx { &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;printf("m=%d,&nbsp;n=%d\n",&nbsp;m,&nbsp;n); } </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

把aaa.cpp编译成共享库：

<table style="width:426.1pt;"> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:426.1pt;"> $&nbsp;g++&nbsp;-g&nbsp;-o&nbsp;libaaa.so&nbsp;aaa.cpp&nbsp;-fPIC&nbsp;-shared </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

2) 调用的C++类成员函数源代码文件bbb.cpp

<table style="width:426.1pt;"> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:426.1pt;"> #include&nbsp;&lt;dlfcn.h&gt;&nbsp;//&nbsp;dlopen #include&nbsp;&lt;libgen.h&gt;&nbsp;//&nbsp;basename #include&nbsp;&lt;stdio.h&gt;&nbsp;//&nbsp;fprintf #include&nbsp;&lt;stdlib.h&gt;&nbsp;//&nbsp;exit #include&nbsp;&lt;string.h&gt;&nbsp;//&nbsp;strdup &nbsp; struct&nbsp;X&nbsp;//&nbsp;对应于aaa.cpp中类X { &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;int&nbsp;m; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;int&nbsp;n; }; &nbsp; //&nbsp;定义C风格函数指针XXX，使用前让它指向类X的成员函数xxx typedef&nbsp;void&nbsp;(*XXX)(struct&nbsp;X*);&nbsp;//&nbsp;参数实为aaa.cpp中类X的this指针 &nbsp; //&nbsp;需要指定一个命令行参数argv[1]， //&nbsp;值为aaa.cpp中类X的成员函数xxx的名字， //&nbsp;因为C++编译器会对类X的成员函数xxx名字编码，所以实际名字不会是xxx， //&nbsp;本文测试环境xxx编码后的名为_ZN1X3xxxEv， //&nbsp;不同环境可能有区别，特别是不同编译器通常不同，因为C++标准未对这个做规范。 int&nbsp;main(int&nbsp;argc,&nbsp;char*&nbsp;argv[]) { &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;char*&nbsp;prog&nbsp;=&nbsp;strdup(argv[0]); &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;if&nbsp;(argc&nbsp;!=&nbsp;2)&nbsp;{ &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;fprintf(stderr,&nbsp;"Usage:&nbsp;%s&nbsp;symbol-name\n",&nbsp;basename(prog)); &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;exit(1); &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;} &nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;//&nbsp;为测试方便，两个文件放在同一目录下，省去设置LD_LIBRARY_PATH &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;const&nbsp;char*&nbsp;so&nbsp;=&nbsp;"./libaaa.so"; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;void*&nbsp;h&nbsp;=&nbsp;dlopen(so,&nbsp;RTLD_NOW);&nbsp;//&nbsp;加载类X所在共享库文件 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;if&nbsp;(NULL&nbsp;==&nbsp;h)&nbsp;{ &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;fprintf(stderr,&nbsp;"dlopen&nbsp;%s&nbsp;failed:&nbsp;%s\n",&nbsp;so,&nbsp;dlerror()); &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;exit(1); &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;} &nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;XXX&nbsp;xxx&nbsp;=&nbsp;(XXX)dlsym(h,&nbsp;argv[1]);&nbsp;//&nbsp;取和类X的类成员函数xxx的函数地址，以便可以调用它 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;if&nbsp;(NULL&nbsp;==&nbsp;xxx)&nbsp;{ &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;fprintf(stderr,&nbsp;"dlsym&nbsp;%s&nbsp;failed:&nbsp;%s\n",&nbsp;argv[1],&nbsp;dlerror()); &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;exit(1); &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;} &nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;//&nbsp;第1组测试数据 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;struct&nbsp;X&nbsp;x1; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;x1.m&nbsp;=&nbsp;19; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;x1.n&nbsp;=&nbsp;18; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;(*xxx)(&amp;x1);&nbsp;//&nbsp;这里完全以C函数方式调用类X的类成员函数xxx &nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;//&nbsp;第2组测试数据 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;struct&nbsp;X&nbsp;x2; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;x2.m&nbsp;=&nbsp;2019; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;x2.n&nbsp;=&nbsp;2018; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;(*xxx)(&amp;x2);&nbsp;//&nbsp;这里完全以C函数方式调用类X的类成员函数xxx &nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;//&nbsp;第3组测试数据 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;x2.m&nbsp;=&nbsp;29; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;x2.n&nbsp;=&nbsp;28; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;(*xxx)(&amp;x2);&nbsp;//&nbsp;这里完全以C函数方式调用类X的类成员函数xxx &nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;return&nbsp;0; } </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

把bbb.cpp编译成可执行程序：

执行bbb，看看效果，运行结果和预计完全一致：

<table style="width:426.1pt;"> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:426.1pt;"> $&nbsp;./bbb&nbsp;_ZN1X3xxxEv m=19,&nbsp;n=18 m=2019,&nbsp;n=2018 m=29,&nbsp;n=28 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

以更优雅方式运行：

<table style="width:426.1pt;"> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:426.1pt;"> $&nbsp;./bbb&nbsp;`nm&nbsp;libaaa.so&nbsp;|&nbsp;awk&nbsp;/xxx/'{print&nbsp;$3}'` m=19,&nbsp;n=18 m=2019,&nbsp;n=2018 m=29,&nbsp;n=28 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

对于类虚拟成员函数，做法是一样的，只是bbb.cpp中的struct X定义得改一下，因为有虚拟函数的类的头一个指针大小为指向虚拟函数表的指针。

包含虚拟函数的aaa.cpp：

<table style="width:426.1pt;"> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:426.1pt;"> #include&nbsp;&lt;stdio.h&gt;&nbsp;//&nbsp;fprintf &nbsp; class&nbsp;X { public: &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;virtual&nbsp;void&nbsp;xxx();&nbsp;//&nbsp;编码后的函数名和是否为虚拟函数无关 &nbsp; private: &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;int&nbsp;m; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;int&nbsp;n; }; &nbsp; void&nbsp;X::xxx()&nbsp;//&nbsp;bbb.cpp完全以C函数方式调用类X的成员函数xxx { &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;printf("m=%d,&nbsp;n=%d\n",&nbsp;m,&nbsp;n); } </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

bbb.cpp只需修改struct X的定义：

<table style="width:426.1pt;"> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:426.1pt;"> struct&nbsp;X&nbsp;//&nbsp;对应于aaa.cpp中类X { &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;void*&nbsp;p;&nbsp;//&nbsp;对应aaa.cpp中类X的虚拟函数表指针 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;int&nbsp;m; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;int&nbsp;n; }; &nbsp; </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

其它操作步骤完全相同，运行同样可得到预期的结果。