成员函数指针与高性能的C++委托（中篇）.docVIP

成员函数指针——为什么那么复杂？ 类的成员函数和标准的C函数有一些不同。与被显式声明的参数相似，类的成员函数有一个隐藏的参数this，它指向一个类的实例。根据不同的编译器，this或者被看作内部的一个正常的参数，或者会被特别对待（比如，在VC++中，this一般通过ECX寄存器来传递，而普通的成员函数的参数被直接压在堆栈中）。this作为参数和其他普通的参数有着本质的不同，即使一个成员函数受一个普通函数的支配，在标准C++中也没有理由使这个成员函数和其他的普通函数（ordinary function）的行为相同，因为没有thiscall关键字来保证它使用像普通参数一样正常的调用规则。成员函数是一回事，普通函数是另外一回事（Member functions are from Mars, ordinary functions are from Venus）。 你可能会猜测，一个成员函数指针和一个普通函数指针一样，只是一个代码指针。然而这种猜测也许是错误的。在大多数编译器中，一个成员函数指针要比一个普通的函数指针要大许多。更奇怪的是，在Visual C++中，一个成员函数指针可以是4、8、12甚至16个字节长，这取决于它所相关的类的性质，同时也取决于编译器使用了怎样的编译设置！成员函数指针比你想象中的要复杂得多，但也不总是这样。 让我们回到二十世纪80年代初期，那时，最古老的C++编译器CFront刚刚开发完成，那时C++语言只能实现单一继承，而且成员函数指针刚被引入，它们很简单：它们就像普通的函数指针，只是附加了额外的this作为它们的第一个参数，你可以将一个成员函数指针转化成一个普通的函数指针，并使你能够对这个额外添加的参数产生足够的重视。 这个田园般的世界随着CFront 2.0的问世被击得粉碎。它引入了模版和多重继承，多重继承所带来的破坏造成了成员函数指针的改变。问题在于，随着多重继承，调用之前你不知道使用哪一个父类的this指针，比如，你有4个类定义如下： class A { public: virtual int Afunc() { return 2; }; }; class B { public: int Bfunc() { return 3; }; }; // C是个单一继承类，它只继承于A class C: public A { public: int Cfunc() { return 4; }; }; // D 类使用了多重继承 class D: public A, public B { public: int Dfunc() { return 5; }; }; 假如我们建立了C类的一个成员函数指针。在这个例子中，Afunc和Cfunc都是C的成员函数，所以我们的成员函数指针可以指向Afunc或者Cfunc。但是Afunc需要一个this指针指向C::A(后面我叫它Athis)，而Cfunc需要一个this指针指向C（后面我叫它Cthis）。编译器的设计者们为了处理这种情况使用了一个把戏（trick）：他们保证了A类在物理上保存在C类的头部（即C类的起始地址也就是一个A类的一个实例的起始地址），这意味着Athis == Cthis。我们只需担心一个this指针就够了，并且对于目前这种情况，所有的问题处理得还可以。 现在，假如我们建立一个D类的成员函数指针。在这种情况下，我们的成员函数指针可以指向Afunc、Bfunc或Dfunc。但是Afunc需要一个this指针指向D::A，而Bfunc需要一个this指针指向D::B。这时，这个把戏就不管用了，我们不可以把A类和B类都放在D类的头部。所以，D类的一个成员函数指针不仅要说明要指明调用的是哪一个函数，还要指明使用哪一个this指针。编译器知道A类占用的空间有多大，所以它可以对Athis增加一个delta = sizeof(A)偏移量就可以将Athis指针转换为Bthis指针。 如果你使用虚拟继承（virtual inheritance），比如虚基类，情况会变得更糟，你可以不必为搞懂这是为什么太伤脑筋。就举个例子来说吧，编译器使用虚拟函数表（virtual function table——“vtable”）来保存每一个虚函数、函数的地址和virtual_delta：将当前的this指针转换为实际函数需要的this指针时所要增加的位移量。 综上所述，为了支持一般形式的成员函数指针，你需要至少三条信息：函数的地址，需要增加到this指针上的delta位移量，和一个虚拟函数表中的索引。对于MSVC来说，你需要第四条信息：虚拟函数表（vtable）的地址。 成员函数指针的实现 那么，编译器是怎样实现成员函数指针的呢？这里是对不同的32、64和16位的编译器，对各种不同的数据