為什么指向函數的指針大小與指向成員函數的指針大小不同？

Question

指針只是一個地址嗎？ 或者我錯過了什么？

我測試了幾種類型的指針：

• 指向任何變量的指針是相同的（我平台上的8B）
• 指向函數的指針大小相同，作為指向變量的指針（8B再次）
• 指向具有不同參數的函數的指針 - 仍然相同（8B）

但是指向成員函數的指針更大 - 我的平台上有16B。

三件事：

1. 為什么指向成員函數的指針更大？ 他們需要更多信息？
2. 據我所知， 標准沒有說明指針的大小， 除了 void*必須能夠“包含”任何指針類型。 換句話說，任何指針必須能夠被轉換為void* ，對吧？ 如果是這樣，那么為什么sizeof( void* )是8，而指向成員函數的指針的sizeof是16？
3. 是否還有其他指針示例，它們具有不同的大小（我的意思是，對於標准平台，不是一些稀有和特殊的平台）？

Answer 1

編輯 ：所以我注意到我在這幾個月后仍然得到了投票，盡管我的原始答案很糟糕且誤導（我甚至不記得我當時在想什么，而且它沒有多大意義！）所以我想我會嘗試澄清情況，因為人們仍然必須通過搜索來到這里。

在最正常的情況下，你幾乎可以想到

struct A {
    int i;
    int foo() { return i; }
};

A a;
a.foo();

如

struct A {
    int i;
};
int A_foo( A* this ) { return this->i; };

A a;
A_foo(&a);

（開始看起來像C ，對嗎？）所以你會認為指針&A::foo與普通函數指針一樣。 但是有一些復雜問題：多重繼承和虛函數。

所以想象我們有：

struct A {int a;};
struct B {int b;};
struct C : A, B {int c;};

它可能是這樣的：

如您所見，如果要指向具有A*或C*的對象，則指向開始，但如果要使用B*指向它，則必須指向中間的某個位置。

因此，如果C從B繼承了一些成員函數並且你想指向它然后在C*上調用該函數，它需要知道要this指針進行洗牌。 這些信息需要存儲在某個地方。 所以它與函數指針混在一起。

現在，對於具有virtual函數的每個類，編譯器都會創建一個名為虛擬表的列表 。 然后它將一個額外的指針添加到該類（ vptr ）。 所以對於這個類結構：

struct A
{
    int a;
    virtual void foo(){};
};
struct B : A
{
    int b;
    virtual void foo(){};
    virtual void bar(){};
};

編譯器最終可能會像這樣：

因此，指向虛函數的成員函數指針實際上需要是虛擬表的索引。 因此，成員函數指針實際上需要1）可能是函數指針，2）可能調整this指針，以及3）可能是vtable索引。 為了保持一致，每個成員函數指針都需要能夠滿足所有這些要求。 所以，這8個字節的指針， 4字節用於調整， 4個字節的索引，對於16字節總。

我相信這在編譯器之間實際上有很大不同，並且有很多可能的優化。 可能沒有人像我描述的那樣實際實現它。

對於很多的細節，請參見本 （滾動到“成員函數指針的實現”）。

Answer 2

基本上是因為他們需要支持多態行為。 看看Raymond Chen寫的一篇好文章 。

Answer 3

這里可以找到一些解釋： 成員函數指針的底層表示

盡管指向成員的指針表現得像普通指針，但在幕后它們的表現形式卻截然不同。 事實上，指向成員的指針通常由一個結構組成，在某些情況下最多包含四個字段。 這是因為指向成員的指針不僅要支持普通的成員函數，還要支持虛擬成員函數，具有多個基類的對象的成員函數以及虛基類的成員函數。 因此，最簡單的成員函數可以表示為一組兩個指針：一個保存成員函數的物理內存地址，另一個指針保存該指針。 但是，在虛擬成員函數，多繼承和虛擬繼承的情況下，指向成員的指針必須存儲其他信息。 因此，您不能將指向成員的指針轉換為普通指針，也不能安全地在指向不同類型成員的指針之間進行轉換。 大段引用

Answer 4

我猜它與this指針有關...也就是說，每個成員函數也必須有它們所在類的指針。然后指針使函數的大小更大一些。

Answer 5

將指向成員函數的指針表示為{this, T (*f)()}一些主要原因是：

• 它在編譯器中的實現比實現成員函數的指針更簡單，如T (*f)()

• 它不涉及運行時代碼生成，也不涉及額外的簿記

• 與T (*f)()相比，它表現得相當好

• C ++程序員對成員函數指針的大小等於sizeof(void*)要求不夠

• 執行期間運行時代碼生成事實上是目前C ++代碼的禁忌