获取没有对象的类的 vtable

Obtain the vtable of a class without an object

本文关键字：vtable 对象 获取      更新时间：2023-10-16

我正在尝试实现一个类似于这里描述的第一个系统。也就是说，（滥用）使用 vtable 修改在运行时更改对象行为。这是我尝试在我正在处理的C++项目中创建一个高效的类型泛型包装器的一部分。

如果您无法访问它，该示例将使用 memcpy() 和 this 指针复制 vtable，如下所示：

void setType( const DataType& newType )
{
    memcpy( this, &newType, sizeof(DataType) );
}

但是，我对此方法有一个问题：我没有要从中复制 vtable 的目标类的对象，并且不想创建一个，因为某些类型的构造成本很高。

有没有办法访问 vtable，该 vtable 将被放置在给定类的对象中，而没有该类的对象？

如果它有点可移植性会更好，但我在很大程度上已经接受了这是特定于编译器的;因此，如果没有其他选择，仅GCC/G ++方法是可以接受的。让我们也假设我只关心在相当标准的操作系统和架构上构建它。

我正在使用 C++11，如果这在某种程度上有所帮助。

编辑：我想完全清楚，我知道这种行为有多危险。我对这个想法更感兴趣，也许它在非常受控的情况下的狭隘应用，而不是我对它是生产软件的好主意更感兴趣，尽管我的介绍可能会暗示。

struct many_vtable {
  void(*dtor)(void*);
  void(*print)(void const*,std::ostream&);
};
template<class T>struct tag_t{};
template<class T>constexpr tag_t<T> tag = {};
template<class T>
many_vtable const* make_many_vtable(tag_t<T>){
  static const many_vtable retval = {
    // dtor
    [](void* p){
      reinterpret_cast<T*>(p)->~T();
    },
    // print
    [](void const*p, std::ostream& os){
      os<<*reinterpret_cast<T const*>(p);
    }
  };
  return &retval;
}
struct many {
  many_vtable const* vtable=nullptr;
  std::aligned_storage_t<100, alignof(double)> buff;
  void clear(){if(vtable) vtable->dtor(&buff);vtable=nullptr;}
  ~many(){ clear(); }
  many()=default;
  many(many const&)=delete; // not yet supported
  many& operator=(many const&)=delete; // not yet supported
  explicit operator bool()const{return vtable!=nullptr;}
  template<class T,class...Args>
  void emplace(Args&&...args){
    static_assert(alignof(T) <= alignof(double), "not enough alignment");
    static_assert(sizeof(T) <= 100, "not enough size");
    clear();
    ::new((void*)&buff) T(std::forward<Args>(args)...);
    vtable=make_many_vtable(tag<T>);
  }
  friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, many const&m){
    if(!m.vtable) return os;
    m.vtable->print(&m.buff, os);
    return os;
  }
};

这是一个手动的 vtable 设计。 它可以存储最多 100 个字节的任何内容，其对齐方式小于可以打印到流的双倍。

"擦除"到更多（或不同）操作很容易。 例如，能够复制/移动到另一个多个。

它不违反标准，并且与链接示例具有类似的开销。

many m;
m.emplace<int>(3);
std::cout << m << 'n';
m.emplace<double>(3.14);
std::cout << m << 'n';

活生生的例子。

这是手动 vtables，因为我们基本上是手动重新实现 vtable 概念。

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