《C++反汇编与逆向分析技术揭秘》之12——继承

• 识别类和类之间的关系

在父类中声明为私有的成员，虽然子类对象无法直接访问，但是在子类对象的内存结构中，父类私有的成员数据依然存在。

在没有提供构造函数的时候，系统会尝试提供默认的构造函数：

当子类中没有构造函数或析构函数，而它的父类却需要构造函数与析构函数是，编译器会为这个子类提供默认的构造函数与析构函数。这是为了帮助父类对象完成初始化。同理，如果是子类对象的成员对象需要构造函数，那么系统也会为这个子类对象提供一个默认的构造函数。

如果子类中存在构造函数，而父类中不存在构造函数。那么，如果父类中没有虚函数，就不存在初始化虚表的任务，那么编译器就不会为父类提供默认的构造函数。反之，如果父类中存在虚函数，需要初始化虚表指针，那么就会为父类提供默认的构造函数。

子类对象被销毁时，为了能够调用父类的析构函数，编译器会为子类提供默认的析构函数。

编译器提供默认的构造函数是基于两种需要：1、父类、成员对象、本类需要初始化虚表；2、父类、成员对象定义了构造函数，需要调用。

子类对象在内存中的数据排列为：先安排父类数据，后安排子类新定义的数据。构造顺序为：先构造父类，后按照声明顺序构造成员对象和初始化列表中指定的成员，最后才是执行自身构造函数中的内容。

• 构造函数内部虚函数失效问题

举例：

子类的构造函数会先调用父类的构造函数，并以子类对象的首地址作为this指针传递给父类的构造函数

父类的构造函数中会有一步，把子类的虚表指针赋值为父类的虚表地址（目的是避免调用到子类的ShowSpeak，而是确保调用到父类的ShowSpeak）：

编译器发现这时虚表是父类的虚表，而这时的作用域也是在父类构造函数之内，所以就转换成了直接调用：

当你重新回到子类构造函数作用域中的时候，会重新给子类对象的虚表指针赋值：

以上是构造函数中出现虚函数的调用。如果是成员函数中出现虚函数的调用呢？

举例：

两个Test中的ShowSpeak都是通过间接查找虚表来调用到虚函数的：

这也解释了，为什么借助成员函数调用到的虚函数都是自身的那个虚函数了。

如果是在构造函数中调用了一个成员函数，而这个成员函数中又调用了虚函数呢？

举例：

一上来调用CChinese的构造函数：

调用父类的构造函数：

调用父类构造函数中的Test时仍然使用的是子类对象的地址，但是会把子类对象的虚表指针的值赋值为父类的虚表地址：

所以，尽管Test中的ShowSpeak是间接查虚表调用，但是仍调用到的是父类的虚函数：

考虑另外一种情况，类对象直接调用虚函数：

这如同调用普通 的成员函数，不会出现间接调用的情况，因为很明确是调用的哪个对象的函数：

但是如果是类对象调用了一个虚函数，而虚函数中又调用了虚函数呢？比如：

直接调用虚函数：

虚函数内部间接调用另外一个虚函数：

这时的Test（）并没有传递指针参数，内部也不是通过指针调用的ShowSpeak（），所以就直接通过ecx查找到虚表并进行间接调用。否则，会设置一个虚表指针，根据虚表指针间接调用到正确的ShowSpeak。

• 多重继承

举例：

构建CSofaBed的时候，先后构建两个父类：

构建CSofaBed时前两个数据分别是CSofa的虚表地址和m_nColor，后三个数据分别是CBed的虚表地址和m_nLength、m_nWidth：

两个虚表指向的内容分别如下：

构建完两个父类之后，会重写这两个虚表地址的内容，并写入CSofaBed中独有的数据成员：

三个数据被更改了：

因为CSofaBed中覆写了CSofa中的两个虚函数，所以0x00d8cad4中所指的函数地址数组中有两个地址与0x00d8ca58中所指的三个函数地址有所不同，而第三个红线下边的函数是CSofaBed自定义的虚函数GetHeight：

再来看0x00d8caec所指向的内容

其实这里也是跳转到0x00d83a60.和第一个虚表的第一个虚函数（CSofaBed的虚析构函数）最终要执行的位置是一样的。

再来看对CSofaBed进行析构的过程：

先填写了CSofaBed中的两个虚表地址：

然后再调用两个虚函数：

~CBed和~CSofa中又各自重新填写了虚表：

提问，作为成员的类对象和继承下来的父类对象，在内存中的表现形式有什么区别？

如果类没有虚函数，那么作为成员和作为父类，在内存中的表现形式几乎没有区别。但是如果有虚函数存在，就会有区别。举例：

调用完两个父类的构造函数之后，会有两个虚表指针的写入：

而随后的成员对象的构造函数被调用之后，没有虚表指针写入的步骤：

• 抽象类

在构建成员对象MemberSon的时候会先构建其父类Member：

写入的虚表指针的第一项就是纯虚函数purefunc：

来到了纯虚函数调用处：

• 菱形继承

举例：

1、构造过程：

构造CSofaBed会先压入一个1：

进入CSofaBed的构造函数中发现，这里会有一个判断，这里的判断是为了防止重复构造Furniture。判断后，写入两个offset域到CSofaBed结构中，然后调用Furniture的构造函数：

101DB60:

101DB6C：

调用完Furniture的构造函数之后，祖父类的内容在CSofaBed的内存结构中显现出来：

随后构造Sofa：

由于这里push的是0，所以Sofa的构造函数中会跳过对Furniture的构造，避免了重复构造：

随后Sofa写入了自己的虚表地址和数据内容，同时借助offset更改了Furniture位置上的虚表指针的值（毕竟Sofa也重写了Furniture的虚函数）：

随后调用的CBed的构造函数同理，写入了自己的虚表地址，写入了自己的数据，覆写了Furniture位置上的虚表指针和数据：

调用完CSofa和CBed的构造函数之后，写入自己的虚表指针，毕竟SofaBed也覆写了Sofa和Bed类中的虚函数：

当然也要修改Furniture位置上的虚表指针的值：

2、执行过程

借助offset找到Furniture的位置：

直接定位到Sofa的位置：

同样也是直接定位到Bed的位置：

借助offset调用到Furniture位置上的虚表中的虚函数：

3、析构函数的调用

现在CSofaBed中析构CSofa和CBed，然后再在后边析构CFurniture：

• 虚继承多个父类的情况

举例：

内存布局如下：

而且offset处会记录多个父类的偏移：

但是，如果有一个父类不是虚继承而来的，比如：

那么存放offset的位置也会变化（不再是紧接在虚表指针之后）：

先构建虚基类CFurniture：

随后构建CSofa：

这里可以看出，offset实际上是跟在CSofa的虚表以及父类CFurniture2的数据成员7之后的。因为实际上这个虚表指针0eda74和数据成员7是其父类Furniture2的成员，只不过CSofa覆写了这个虚表指针而已。

随后会构造CBed：

同样，offset是排在CBed中的父类CFurniture2的内容（一个Furniture2的虚表指针和一个Furniture2的数据成员）的后边。

最后写入CSofaBed的数据成员，构建完毕：

而此时查看offset中的内容：

只记录了一个父类的偏移。所以我们可以得出结论：offset中只记录虚基类的偏移，不记录父类的偏移。