1 问题情景
经过测试发现,C++类中对普通函数和virtual函数只定义不声明在程序链接时会发生不同的情况。
1.1 类中普通函数只声明不定义
如下图所示,类中普通函数只声明不定义。 程序编译、连接都没有任何问题。
1.2 类中virtual函数只声明不定义
如下图所示,类中virtual函数只声明不定义。 此时程序编译不会出错,但是在程序链接时报错:
virtual_test.cpp:(.text._ZN4BaseC2Ei[_ZN4BaseC5Ei]+0xe):对‘vtable for Base’未定义的引用
collect2: error: ld returned 1 exit status
使用objdump查看编译后的.obj,查看其符号表中virtual void show()函数:
0000000000000000 l d .text._ZN4Base4showEv 0000000000000000 .text._ZN4Base4showEv
0000000000000000 l d .text._ZN4Base4showEi 0000000000000000 .text._ZN4Base4showEi
0000000000000000 w F .text._ZN4Base4showEv 0000000000000037 _ZN4Base4showEv
0000000000000000 w F .text._ZN4Base4showEi 000000000000003a _ZN4Base4showEi
virtual函数定义完后程序编译、链接成功。
2 问题原因分析
2.1 为什么普通函数不报错、virtual虚函数报错
首先明确一点,普通函数是所有类对象共享的,普通函数是存放在进程虚拟地址空间的.text即程序段中的,所以在实例化类对象时,在类对象中不存储普通函数的地址;而对虚函数,类对象中需要维护一张虚函数表vtable,表中存放各个虚函数的地址。如下图所示为基类和派生类中虚函数和虚函数表的关系。
2.2 为什么编译时不报错、链接时报错
首先简单介绍一下程序的编译和链接过程。 程序编译生成的.obj文件为二进制可重定位文件,程序中的各个段是没有分配地址的,即只是为各个变量和函数生成一个符号,等到链接时再为各个符号分配地址,完成符号重定位,从而生成二进制可执行文件。 所以,结合虚函数表vtable和虚函数地址思考,如果类中虚函数没有定义,则该虚函数便无法分配内存,也无法得到其地址,因此虚函数表中对应的虚函数地址就为空,无法得到填充,从而在链接时报错“对‘vtable for Base’未定义的引用”。
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