c++对象模型探索（一）

粗略阅读了《深度探索c++对象模型》一书后，对c++对象底层的内存布局有了一些了解，但同时，也产生了一些疑惑：

1、将子类指针用dynamic_cast转成父类指针之后，其虚表指针会相应变化么？

2、父类转子类呢？

以下是验证疑惑的代码：

#include <iostream>

class A {
public:
    virtual void func() {
        std::cout << "a: " << a << std::endl;
    }
    int a = ;
};

class B : public A {
public:
    virtual void func() {
        std::cout << "b: " << b << std::endl;
    }   

    int b = ;
};

int main() {
    A* pa1 = new B();
    B* pb1 = (B*)pa1;

    B* pb2 = new B();
    A* pa2 = dynamic_cast<A*>(pb2);

    A* pa3 = new A();
    B* pb3 = dynamic_cast<B*>(pa3);

    pa1->func();
    pb1->func();
    pa2->func();
    pb2->func();
    pa3->func();
    pb3->func();
    return ;
}

编译：g++ object.cpp -o main --std=c++11 -g

执行结果：

$ ./main
b:
b:
b:
b:
a:
Segmentation fault

在pb3调用func的时候，发生了一个段错误。这个不大符合我的预期，查询了下dynamic_cast的用法，发现：

'dynamic_cast'只用于对象的指针和引用。当用于多态类型时，它允许任意的隐式类型转换以及相反过程。不过，与static_cast不同，在后一种情况里（注：即隐式转换的相反过程），dynamic_cast会检查操作是否有效。也就是说，它会检查转换是否会返回一个被请求的有效的完整对象。
检测在运行时进行。如果被转换的指针不是一个被请求的有效完整的对象指针，返回值为NULL.

如上所说，当dynamic_cast检测到转换不成功的时候，返回的是个NULL指针，因此就不难解释，为什么会发生段错误了。

另外，A* pa2是从B*转换过来的，但其实调用的还是类型B的方法，由此可以推断，类型的虚表指针在类型分配内存的时候就确定了，dynamic_cast的转换并不能将虚表指针重新赋值。

重新调整了下main函数代码：

 int main() {
     A* pa1 = new B();
     B* pb1 = (B*)pa1;

     B* pb2 = new B();
     A* pa2 = dynamic_cast<A*>(pb2);
     A* pa21 = (A*)pb2;
     A* pa22 = static_cast<A*>(pb2);

     A* pa3 = new A();
     B* pb3 = static_cast<B*>(pa3);

     pa1->func();
     pb1->func();
     pb2->func();
     pa2->func();
     pa21->func();
     pa22->func();
     pa3->func();
     pb3->func();
     return ;
 }

运行结果如下：

$ ./main
b:
b:
b:
b:
b:
b:
a:
a: 

可见，不管是强转、static_cast还是dynamic_cast，都不会影响虚表指针，可以通过GDB来验证下：

(gdb) p *pa1
$ = {_vptr.A = 0x400d10 <vtable for B+>, a = }
(gdb) p *pb1
$ = {<A> = {_vptr.A = 0x400d10 <vtable for B+>, a = }, b = }
(gdb) p *pb2
$ = {<A> = {_vptr.A = 0x400d10 <vtable for B+>, a = }, b = }
(gdb) p *pa2
$ = {_vptr.A = 0x400d10 <vtable for B+>, a = }
(gdb) p *pa21
$ = {_vptr.A = 0x400d10 <vtable for B+>, a = }
(gdb) p *pa22
$ = {_vptr.A = 0x400d10 <vtable for B+>, a = }
(gdb) p *pa3
$ = {_vptr.A = 0x400d30 <vtable for A+>, a = }
(gdb) p *pb3
$ = {<A> = {_vptr.A = 0x400d30 <vtable for A+>, a = }, b = }

可以看到用new B() 方式定义的对象，虚表指针都是指向 B类的虚表指针，用new A()方式定义的对象，虚表指针都指向了A。

由此可以看出，对象的虚表指针，在定义的时候，就确定了，并且不会随着强转、static_cast或dynamic_cast改变。