为什么指向函数的指针大小与指向成员函数的指针大小不同？

Question

指针只是一个地址吗？或者我错过了什么？

我测试了几种类型的指针:

• 指向任何变量的指针是相同的(我平台上的8B)
• 指向函数的指针大小相同,作为指向变量的指针(8B再次)
• 指向具有不同参数的函数的指针 - 仍然相同(8B)

但是指向成员函数的指针更大 - 我的平台上有16B.

三件事:

1. 为什么指向成员函数的指针更大？他们需要更多信息？
2. 据我所知,标准只字未提指针的大小,除了是void*必须能够"包含"任何指针类型.换句话说,任何指针必须能够被转换为void*,对吧？如果是这样,那么为什么sizeof( void* )是8,而sizeof指向成员函数的指针是16？
3. 是否还有其他指针示例,它们具有不同的大小(我的意思是,对于标准平台,不是一些稀有和特殊的平台)？

Answer 1

编辑:所以我注意到这几个月后我仍然得到了投票,尽管我原来的答案很糟糕且误导(我甚至不记得我当时在想什么,而且它没有多大意义!)所以我想我会尝试澄清情况,因为人们仍然必须通过搜索来到这里.

在最正常的情况下,你几乎可以想到

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);

(开始看起来像C,对吧？)所以你会认为指针&A::foo与普通函数指针一样.但是有一些复杂问题:多重继承和虚函数.

所以想象我们有:

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

它可能是这样的:

正如您所看到的,如果您想要指向带有a A*或a 的对象C*,则指向开头,但如果要指向它,B*则必须指向中间的某个位置.

因此,如果C继承了某个成员函数B并且你想指向它然后调用a上的函数C*,它需要知道对this指针进行洗牌.这些信息需要存储在某个地方.所以它与函数指针混在一起.

现在,对于每个具有virtual函数的类,编译器都会创建一个名为虚拟表的列表.然后它将一个额外的指针添加到该类(vptr).所以对于这个类结构:

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

编译器最终可能会像这样:

因此,指向虚函数的成员函数指针实际上需要是虚拟表的索引.因此,成员函数指针实际上需要1)可能是函数指针,2)可能是this指针的调整,以及3)可能是vtable索引.为了保持一致,每个成员函数指针都需要能够满足所有这些要求.这是8指针的4字节,调整的4字节,索引的16字节,总字节数.

我相信这在编译器之间实际上有很大不同,并且有很多可能的优化.可能没有人像我描述的那样实际实现它.

对于很多细节,请参见本(滚动到"成员函数指针的实现").

Answer 2

基本上是因为他们需要支持多态行为.看看Raymond Chen写的一篇好文章.