C++ 仮想関数のコンパイル原理: コードがどのように機械命令に変換されるか

コンパイルプロセス: 前処理: コメント、マクロ定義などを削除します。字句解析: コードを基本単位 (識別子、キーワード) に分割します。構文分析: 構文ツリーを構築します。意味分析: 意味の正しさをチェックします。中間コード生成: プラットフォームに依存しない中間コードを生成します。コード生成: ターゲット プラットフォーム用のアセンブリ言語またはマシン コードを生成します。仮想関数のコンパイル: 仮想関数テーブルの生成: 基本クラス オブジェクトの vptr に格納されたアドレスを使用して、仮想関数実装へのポインターを含むデータ構造を作成します。仮想関数呼び出し: vptr をロードし、オフセットを使用して正しい仮想関数実装を見つけます。

C 仮想関数のコンパイル原理: コードからマシン命令まで

はじめに
仮想関数は C オブジェクト指向ですプログラミング 派生クラスが基本クラスのメソッドをオーバーライドできるようにする強力な機能。この記事では、仮想関数のコンパイル原理を詳しく説明し、コードを機械語命令に変換する方法を説明します。

コンパイル プロセス
コンパイラが C ソース コードを機械語命令に変換するための基本的な手順は次のとおりです:

1. 前処理: コメント、マクロ定義、およびその他の前処理コマンドを削除します。
2. 字句解析: 前処理されたコードを字句単位と呼ばれる基本単位 (識別子、キーワード、記号など) に分解します。
3. 構文分析: 字句単位に基づいて構文ツリーを構築し、コードの構造を表します。
4. セマンティック分析: 型チェック、シンボル解析など、構文ツリーのセマンティックな正しさをチェックします。
5. 中間コード生成: 構文ツリーをプラットフォームに依存しない中間コード表現に変換します。
6. コード生成: 中間コードをターゲット プラットフォームに固有のアセンブリ言語またはマシン コードに変換します。

仮想関数のコンパイル
仮想関数の場合、コンパイラは追加の手順を実行して、仮想関数テーブル (仮想関数テーブル、VFT) と仮想関数呼び出しを処理します。

1. 仮想関数テーブルの生成: コンパイラは、仮想関数実装へのポインターを含むデータ構造である VFT を作成します。 VFT のアドレスは、基本クラス オブジェクトの vptr (仮想ポインター) メンバーに格納されます。
2. 仮想関数呼び出し: 仮想関数が呼び出されると、コンパイラは vptr をロードするコードを生成し、vptr 内のオフセットを使用して正しい仮想関数実装を見つけて呼び出します。

実践的なケース
次は、仮想関数のコンパイルを示す簡単な C コードの例です。

class Base {
public:
    virtual void print() { cout << "Base::print()" << endl; }
};

class Derived : public Base {
public:
    virtual void print() override { cout << "Derived::print()" << endl; }
};

int main() {
    Base* base = new Derived();
    base->print(); // 调用派生类的 print()
    return 0;
}

によって生成されるマシン コードコンパイル
上記のコードをコンパイルすると、次のような x86-64 アセンブリ コードが生成されます。

; vptr 的初始化
derived_vptr:
    .quad derived_print
    .quad base_delete

; base_print 函数
base_print:
    ; vptr 加载到寄存器
    movq (%rdx), %rcx
    ; 偏移量加载到寄存器
    movq 0x0(%rcx), %rax
    ; 执行虚函数实现
    callq *%rax

; derived_print 函数
derived_print:
    ; 打印派生类的消息
    leaq .LC0(%rip), %rdi
    call printf

.LC0:
    .string "Derived::print()"

このアセンブリ コードは、vptr の読み込みとオフセットの使用によって仮想関数呼び出しがどのように実装されるかを示しています。

結論
仮想関数のコンパイル原理を深く理解することで、オブジェクト指向プログラミングにおける仮想関数のメカニズムがどのように機能するかをより深く理解し、それらを活用して構築することができます。柔軟で強力なコード。

以上がC++ 仮想関数のコンパイル原理: コードがどのように機械命令に変換されるかの詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。