从C++到.NET 揭开多态的面纱

void f(B* pb)
{
　DWORD* __vptr=((DWORD*)pb)[0]; //获得虚函数表指针
　void (B::*midd_pf)()=__vptr[offsetof_virtual_pf1];
　//从表中获得相应虚函数指针
　(pb->*midd_pf)(); //调用虚函数
}

　　这样一来，如果pb指向的是D对象，则获得的是指向D::f1的函数指针（参考上面的第二幅图），如果pb确实指向B对象，根据B对象内的vptr所指的虚函数表，获得的是指向B::f1的函数指针。

　　现在，关于C++的多态机制基本已经明了。剩下的就是多重继承下的虚函数表格局，大同小异，就不多说了。只不过，其中还是有一些微妙的细节的，可以参见《Inside C++ Object Model》（Lippman著）（中文名《深入C++对象模型》——侯捷译）。

　　关于C++虚函数调用机制还有一个细节——在构造函数中调用虚函数要千万小心，因为“在构造函数中”意味着“对象还没有构造完毕”，这时候虚函数调用机制很可能还没有启动，例如：

class B
{
　B(){this->vf();} //调用B::vf
　virtual void vf(){cout<<”in B::vf()\n”;
};

　　现在，不管B身为哪个类的基类，B的构造函数中调用的都是B::vf。细心的读者会发现：这是由于对象构造顺序的关系——C++明确规定，对象的“大厦”是“自底向上”构建的，也就是说，从最底层的基类开始构造，所以，在B中调用this->vf时，虽然this所指的对象确实（即将）是派生类对象，但是派生类对象的构建行为还没有开始，所以这次调用不可能跑到派生类的vf函数去，就好像第二层楼还没有建好，一层楼的人是无法跑到二楼去的一样。

　　说得更深一些，虚函数的调用是要经过虚函数指针和虚函数表来间接推导的，在B的构造函数中，编译器会插入一些代码，将对象头部的vptr设置为指向B的虚函数表的指针，于是this->vf的推导使用的是B的虚函数表，当然只能跑到B的vf那儿去。而后来，当B构建完毕，轮到派生类对象部分构造时，派生类的构造函数会将对象头部的vptr改成指向派生类的虚函数表的指针，这时候虚函数调用机制才算是Enable了，以后的this->vf将使用派生类虚函数表来推导，从而到达正确的函数。
　.NET 对象模型

　　C++对象模型与.NET（或Java）有个主要的区别——C++支持多重继承，不支持接口，而.NET（或Java）支持接口，不支持多重继承。

　　而.NET的虚函数调用机制与C++也比较相似，只不过由于接口和JIT（即时编译）的介入而有一些不同。

　　在.NET中，每一个类都有一个对应的函数指针表（事实上，这个“表”是个数据结构，里面还有其它信息），与C++不同的是，该类的每个函数（不管是不是虚函数）都在其中对应一个表项。这是由于JIT（即时编译）的需要——对每个函数的调用都是间接的，都会经过该表推导一次，获得函数代码的地址。注意，第一次调用的时候，函数代码还是中间代码（.NET的中间语言MISL的代码），所以将会跳至即时编译器，编译这些代码并放到内存中，然后将表中的对应表项指向编译后的native code，以后的每次调用都会直接跳到编译后的代码。

　　以上只是想让你对.NET的“虚函数表”有个大体的认识。下面就来详细剖析。

　　如果没有接口，.NET的虚函数调用机制将是很单纯的——几乎与C++一样。只不过，接口加入以后就不同了——可以将对象引用转化为接口引用，然后再调用接口中的虚函数。所以，势必要对“虚函数表”作某种改动，例如，对于下面的继承结构：

public interface IFirst
{
　void f1();
　void f2();
}

public interface ISecond
{
　void s1();
}

public class C:IFirst,Isecond
{
　public override void f1(){}
　public override void f2(){}
　public override void s1(){}
　public virtual void c1(){}
}  

　　类型C的内存布局大体是这样的（由于.NET是单根的继承结构，每个类都隐式的继承自Object，所以，类型C的“虚函数表”中包含Object的所有成员函数）

　　ObjRef指向一个对象，在对象顶部（除了用于同步的sync#块之外）是hType（可以看成对应于C++对象顶部的虚函数表指针），它所指的结构（CORINFO_CLASS_STRUCT，可以暂时将它看成虚函数表，尽管其中包含的信息不仅仅是虚函数指针）包含在C++中相当于虚函数表的部分，以及用于对象的运行时识别的信息。不同的是，在基于接口的.NET继承风格中，对接口的虚函数的分派是基于一个IOT（Interface Offset Table，即接口偏移表），图中的pIOT就是指向这样一个表，其中每一项都是一个偏移量，反指向该接口中的虚函数指针数组在CORINFO_CLASS_STRUCT中的位置。

　　这样，当基于接口的引用调用虚函数时，其背后的机制是：先根据接口引用取得该类所对应的CORINFO_CLASS_STRUCT结构的地址，然后在pIOT所指的接口偏移表中索引相应的虚函数指针数组的偏移量，最后经过指针间接调用虚函数。 可以看出，基于接口引用调用虚函数时要经过两个间接层，第一，在IOT中索引对应接口的虚函数指针数组的偏移量，第二，在虚函数指针数组中索引相应的虚函数指针，最后才是调用。但是，当基于对象引用调用虚函数时，只要经过一个间接层——就像在C++中一样——直接在虚函数表中索引对应虚函数指针，接着调用。