C++ COM编程之接口背后的虚函数表
前言
学习C++的人，肯定都知道多态机制；多态就是用父类型别的指针指向其子类的实例，然后通过父类的指针调用实际子类的成员函数。对于多态机制是如何实现的，你有没有想过呢？而COM中的接口就将这一机制运用到了极致，所以，不知道多态机制的人，是永运无法明白COM的。所以，在总结COM时，是非常有必要专门总结一下C++的多态机制是如何实现的。
多态
什么是多态？上面也说了，多态就是用父类型别的指针指向其子类的实例，然后通过父类的指针调用实际子类的成员函数。现在通过代码，让大家切身的体会一下多态：
#include <iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
void Print()
{
cout<<"I am A."<<endl;
}
};
class B : public A
{
public:
void Print()
{
cout<<"I am B."<<endl;
}
};
int main()
{
A *pAObj = new B();
pAObj->Print();
}
上面代码的运行结果是：I am A.这不是多态的行为。
好了，经过对上面代码的改造，就在A类的Print函数前面加入关键字virtual，具体代码如下：
#include <iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
virtual void Print()
{
cout<<"I am A."<<endl;
}
};
class B : public A
{
public:
void Print()
{
cout<<"I am B."<<endl;
}
};
int main()
{
A *pAObj = new B();
pAObj->Print();
}
此时，代码的运行结果为：I am B.这个时候就表现出来了多态行为。好了，多了我也不说了，就通过这个简单的例子，你就能体会到多态的概念了。从下面才开始今天的主题。
虚函数表
多态机制的关键就是在于虚函数表，也就是vtbl。当我们定义一个类，类中包含虚函数时，其实也就定义了一张虚函数表，没有虚函数的类是不包含虚函数表的，只有该类被实例化时，才会将这个表分配到这个实例的内存中；在这张虚函数表中，存放了每个虚函数的地址；它就像一个地图一样，指明了实际所应该调用的函数。比如我定义一个类，如下：
class CIF
{
public:
CIF(){}
CIF(int i, int f) : m_iVar(i), m_fVar(f){}
virtual void IF1() { cout<<"I'm IF1"<<endl; }
virtual void IF2() { cout<<"I'm IF2"<<endl; }
virtual void IF3() { cout<<"I'm IF3"<<endl; }
void MemFunc(){ cout<<"I'm IF4"<<endl; }
private:
int m_iVar;
float m_fVar;
};
这样的一个类，当你去定义这个类的实例时，编译器会给这个类分配一个成员变量，该变量指向这个虚函数表，这个虚函数表中的每一项都会记录对应的虚函数的地址；如下图：
这个类的变量还没有被初始化时，就像上图那样，变量的值都是随机值，而指向虚拟函数表的指针__vfptr中对应的虚函数地址也是错误的地址；只有等我们真正的完成了这个变量的声明和初始化时，这些值才能被正确的初始化，如下图：
从上图中就可以看到，初始化完成以后，指向虚函数表的__vfptr指针中的元素都被赋予了正确的虚函数值，分别指向了在类中定义的三个虚函数。也看到了，__vfptr指针定义的位置也比m_iVar和m_fVar变量的位置靠前；在C++编译器中，它保证虚函数表的指针存在于对象实例中最前面的位置，这主要是为了在多层继承或是多重继承的情况下，能以高性能取到这张虚函数表，然后进行遍历，查找对应的虚函数指针，进行对应的调用。
我们都知道，虚函数是用来支持C++中的多态的，而单独的一个类，有了虚函数，而没有任何继承关系，也就是说没有子类去覆盖父类的虚函数，这样是毫无意义的。所以下面就要从各个方面进行详细的说明虚函数表。
没有实现多态的单继承
比如有如下的继承关系：
在这个继承关系中，CIF2作为CIF1的子类，但是CIF2没有重写CIF1类的任何虚函数；定义CIF2 if2Obj;实例，在派生类的实例中，它的虚函数表应该是像下面这样的：
[0] 0x011513c5 {InterfaceDemo2.exe!CIF1::IF1(void)} void *
[1] 0x011512cb {InterfaceDemo2.exe!CIF1::IF2(void)} void *
[2] 0x01151343 {InterfaceDemo2.exe!CIF1::IF3(void)} void *
[3] 0x01151249 {InterfaceDemo2.exe!CIF2::IF4(void)} void *
[4] 0x01151433 {InterfaceDemo2.exe!CIF2::IF5(void)} void *
[5] 0x01151267 {InterfaceDemo2.exe!CIF2::IF6(void)} void *
[6] 0x00000000 void *
可以发现，虚函数按照其声明顺序存放在表中，父类的虚函数在子类的虚函数前面。
实现多态的单继承
现在我在CIF2类中，重写CIF1类的IF1函数，它们的关系如下：
在上图中，CIF2继承了CIF1，并且在CIF2类中重写了CIF1的虚函数IF1，那我们现在看看虚函数表是什么样子的？
[0] 0x00b61311 {InterfaceDemo2.exe!CIF2::IF1(void)} void *
[1] 0x00b612c6 {InterfaceDemo2.exe!CIF1::IF2(void)} void *
[2] 0x00b61343 {InterfaceDemo2.exe!CIF1::IF3(void)} void *
[3] 0x00b61249 {InterfaceDemo2.exe!CIF2::IF4(void)} void *
[4] 0x00b61433 {InterfaceDemo2.exe!CIF2::IF5(void)} void *
[5] 0x00000000 void *
你发现了什么？虚函数表中的第一项是CIF2::IF1，而不是CIF1::IF1，这说明了当在子类中重写父类的虚函数时，新的函数的地址覆盖了父类的虚函数地址，这样就能在多态时能正确的找到需要被调用的函数；而没有被覆盖的函数还是那样的顺序在虚函数表中存储着。
没有实现多态的多继承
对于简单的，没有实现多态的多继承，比如，有下面的一个多继承关系：
在子类中没有重写任何父类的虚函数，那么它的虚函数表应该是什么样子呢？
虚函数表CIF1，如下：
[0] 0x001e13d9 {InterfaceDemo2.exe!CIF1::IF1(void)} void *
[1] 0x001e12df {InterfaceDemo2.exe!CIF1::IF2(void)} void *
[2] 0x001e1357 {InterfaceDemo2.exe!CIF1::IF3(void)} void *
[3] 0x001e10c8 {InterfaceDemo2.exe!CIF3::IF4(void)} void *
[4] 0x001e1041 {InterfaceDemo2.exe!CIF3::IF5(void)} void *
[5] 0x001e1249 {InterfaceDemo2.exe!CIF3::IF6(void)} void *
[6] 0x00000000 void *
虚函数表CIF2，如下：
[0] 0x001e1258 {InterfaceDemo2.exe!CIF2::IF7(void)} void *
[1] 0x001e1447 {InterfaceDemo2.exe!CIF2::IF8(void)} void *
[2] 0x001e127b {InterfaceDemo2.exe!CIF2::IF9(void)} void *
[3] 0x00000000 void *
从上面的虚函数表，我们可以分析出来，每个父类都有自己的虚函数表，子类的虚函数被放到了第一个父类的表中。第一个父类是按照声明顺序来判断的。
实现多态的多继承
上面说的是没有发生重写的情况，现在来说说发生重写的情况；比如，现在有以下情况：
在子类中重写了父类的虚函数，那它的虚函数表又是什么样子呢？
虚函数表CIF1，如下：
[0] 0x012013cf {InterfaceDemo2.exe!CIF3::IF1(void)} void *
[1] 0x012012d5 {InterfaceDemo2.exe!CIF1::IF2(void)} void *
[2] 0x0120134d {InterfaceDemo2.exe!CIF1::IF3(void)} void *
[3] 0x01201456 {InterfaceDemo2.exe!CIF3::IF4(void)} void *
[4] 0x012014d8 {InterfaceDemo2.exe!CIF3::IF5(void)} void *
[5] 0x00000000 void *
虚函数表CIF2，如下：
[0] 0x012014e2 {InterfaceDemo2.exe![thunk]:CIF3::IF1`adjustor{4}' (void)} void *
[1] 0x012014ce {InterfaceDemo2.exe!CIF2::IF2(void)} void *
[2] 0x012014d3 {InterfaceDemo2.exe!CIF2::IF3(void)} void *
[3] 0x00000000 void *
从上面的虚函数表中，我们可以看到虚函数表中的CIF1::IF1(void)全都被替换成了CIF3::IF1(void)，那么我们就可以以任意的父类指针来调用IF1(void)，实际上调用的是CIF3::IF1(void)，这就实现了所谓的多态。
总结
总结了这么多关于虚函数表的内容，感觉很扯，和接口没有多大的关系；但是，这一切都是COM的基础，COM的背后，就是接口，而接口的背后，就是我这里总结的，说白了，完全了解了这里，对于理解COM的接口是有非常大的用处的。希望我的总结对大家有用。
-
本文向大家介绍C++ COM编程之QueryInterface函数（二），包括了C++ COM编程之QueryInterface函数（二）的使用技巧和注意事项，需要的朋友参考一下 前言 在COM编程——认识组件中也总结了，COM是一个说明如何建立可动态互变组件的规范，它提供了为保证能够互操作，客户和组件应遵循的一些标准。而在实现和使用QueryInterface时，就需要去遵守一些规则，只有遵守了
-
本文向大家介绍C++ COM编程之QueryInterface函数（一），包括了C++ COM编程之QueryInterface函数（一）的使用技巧和注意事项，需要的朋友参考一下 前言 组件对外公布的是接口；一个组件可以实现多个接口，也就是说可以对外公布多个接口，之前也总结过了，你很少会100%的去完全了解一个组件的所有接口，就像你去学习编程一样，你几乎不可能去成为编程中的全才。那么，既然我们不能
-
本文向大家介绍C++ COM编程之什么是组件？，包括了C++ COM编程之什么是组件？的使用技巧和注意事项，需要的朋友参考一下 什么是组件？ 一个组件同一个微型应用程序类似，即都是已经编译、链接好并可以使用的了，应用程序就是由多个这样的组件打包而得到的。各定制的组件可以在运行时同其他组件连接起来以构成某个应用程序。在需要对应用程序进行修改或改进时，只需要将构成此应用程序的组件中的某个用新的版本替换
-
本文向大家介绍C++改变编程入口为main函数，包括了C++改变编程入口为main函数的使用技巧和注意事项，需要的朋友参考一下 1， 你用vc建了一个控制台程序，它的入口函数应该是main, 而你使用了WinMain. 2. 你用vc打开了一个.c/.cpp 文件，然后直接编译这个文件，这个文件中使用了WinMian而不是main作为入口函数。vc这时的默认设置是针对控制台程序的。 解决方法
-
本文向大家介绍C++中虚函数与纯虚函数的用法，包括了C++中虚函数与纯虚函数的用法的使用技巧和注意事项，需要的朋友参考一下 本文较为深入的分析了C++中虚函数与纯虚函数的用法，对于学习和掌握面向对象程序设计来说是至关重要的。具体内容如下： 首先，面向对象程序设计（object-oriented programming）的核心思想是数据抽象、继承、动态绑定。通过数据抽象，可以使类的接口与实现分离，使
-
本文向大家介绍虚函数与纯虚函数之间的区别，包括了虚函数与纯虚函数之间的区别的使用技巧和注意事项，需要的朋友参考一下 在本文中，我们将了解虚拟和纯虚拟功能之间的区别。 虚函数 它在类中有自己的定义。 基类可以覆盖虚拟函数。 它没有派生类。 声明 纯虚函数 没有定义。 如果一个类至少具有一个虚函数，则可以将其声明为抽象。 派生类必须重写纯虚函数才能使用它。 通过在声明中放置“ = 0”来指定纯虚函数