c++ 使用函数指针结构体改变类的虚函数表

Tue, 11 Jul 2023 21:35:28 +0800

如果c++的类有虚函数那么这个类的实例对象就会有一个虚表. 我们可以通过一下代码来改变虚表.

#include <cstring>
#include <iostream>

class A {
public:
  virtual void vfoo_1() { std::cout << "a_vfoo_1\n"; }

  virtual void vfoo_2(long long a) {
    std::cout << "a_vfoo_2: " << a << std::endl;
  }

  virtual int vfoo_3(int a, int b) { return a + b; }
};

typedef void (*void_pfunc_void)();
typedef void (*void_pfunc_int)(long long);
typedef int (*int_pfunc_int_int)(int, int);

struct other_vtable {
  void_pfunc_void pf1;
  void_pfunc_int pf2;
  int_pfunc_int_int pf3;
};

void g_f1() { std::cout << "g_f1\n"; }

void g_f2(long long a) {
  ((A *)a)->vfoo_1();
  printf("%p\n", (void *)a);
  // std::cout << "g_f2: " << a << std::endl;
}

int g_f3(int a, int b) { return b * 10; }

int main(void) {
  A *a = new A;
  other_vtable *ovt = new other_vtable;
  ovt->pf1 = g_f1;
  ovt->pf2 = g_f2;
  ovt->pf3 = g_f3;

  void *ptr = a;
  printf("%p\n", a);

  a->vfoo_1();
  a->vfoo_2(10);
  printf("a->vfoo_3: %d\n", a->vfoo_3(2, 5));
  puts("-------------------------------");

  memcpy(ptr, &ovt, sizeof(void *));

  a->vfoo_1();
  a->vfoo_2(10);
  printf("a->vfoo_3: %d\n", a->vfoo_3(2, 5));

  int breakpoint = 0;

  return 0;
}

内存布局大致如下图所示:

使用 gdb 查看 c++ 中的虚函数表

Sun, 09 Jul 2023 21:18:46 +0800

文中代码

1. 使用`info vtbl obj`查看vtable

vtable function

class A {
public:
  A() = default;
  ~A() = default;

  virtual void vfoo_1() {}
  virtual void vfoo_2() {}
};

int main(void) {
  A *a = new A;
  int breakpoint = 0;
  return 0;
}

当一个class有virtual function时, 这个类会有一个vtable(virtual table)来记录这些函数的入口.

编译上面的代码, 使用gdb来debug这个程序, 使用info vtbl a可以可视化该实例对象a的vtable. 如下图所示:

vtable class

//    A
//   / \
//  /   \
// B     C
// \    /
//  \  /
//   D

class A {
public:
  ~A() = default;
  virtual void a_foo() {}
};

class B : virtual public A {
public:
  virtual void b_foo() {}
};

class C : virtual public A {
public:
  virtual void c_foo() {}
};

class D : public B, public C {
public:
};

int main(void) {
  D *d = new D;
  int breakpoint = 0;
  return 0;
}

同样使用info vtbl d可以查看实例对象d的vtable. 如下图所示:

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c++ 使用函数指针结构体改变类的虚函数表

使用 gdb 查看 c++ 中的虚函数表

1. 使用info vtbl obj查看vtable

vtable function

vtable class

1. 使用`info vtbl obj`查看vtable