Prinsip kompilasi fungsi maya C++: cara kod ditukar kepada arahan mesin

Proses penyusunan: prapemprosesan: alih keluar ulasan, takrifan makro, dsb. Analisis leksikal: Pecahkan kod kepada unit asas (pengecam, kata kunci). Analisis sintaks: Bina pokok sintaks. Analisis semantik: Semak ketepatan semantik. Penjanaan kod perantaraan: Hasilkan kod perantaraan bebas platform. Penjanaan kod: Hasilkan bahasa pemasangan atau kod mesin untuk platform sasaran. Penyusunan fungsi maya: Penjanaan jadual fungsi maya: Mencipta struktur data yang mengandungi penuding kepada pelaksanaan fungsi maya, dengan alamat disimpan dalam vptr objek kelas asas. Panggilan fungsi maya: memuatkan vptr dan menggunakan offset untuk mencari pelaksanaan fungsi maya yang betul.

Prinsip kompilasi fungsi maya C++: daripada kod kepada arahan mesin

Pengenalan
Fungsi maya ialah ciri yang berkuasa dalam pengaturcaraan berorientasikan objek C++, membenarkan kelas terbitan mengatasi kaedah dalam kelas asas. Artikel ini akan menyelidiki prinsip kompilasi fungsi maya dan menerangkan cara menukar kod kepada arahan mesin.

Proses penyusunan
Langkah asas untuk pengkompil menukar kod sumber C++ ke dalam arahan mesin adalah seperti berikut:

1. Prapemprosesan: Alih keluar ulasan, definisi makro dan arahan prapemprosesan yang lain.
2. Analisis leksikal: Pecahkan kod praproses kepada unit asas yang dipanggil unit leksikal (pengecam, kata kunci, simbol, dll.).
3. Analisis sintaksis: Bina pepohon sintaks berdasarkan unit leksikal untuk mewakili struktur kod.
4. Analisis semantik: Semak ketepatan semantik pepohon sintaks, seperti semakan jenis, penghuraian simbol, dsb.
5. Penjanaan kod perantaraan: Tukar pepohon sintaks kepada perwakilan kod perantaraan bebas platform.
6. Penjanaan Kod: Tukar kod perantaraan kepada bahasa pemasangan atau kod mesin khusus platform sasaran.

Kompilasi fungsi maya
Untuk fungsi maya, pengkompil melakukan langkah tambahan untuk mengendalikan jadual fungsi maya (VFT) dan panggilan fungsi maya:

1. Penjanaan jadual fungsi maya: Penyusun Buat VFT struktur data yang mengandungi penunjuk kepada pelaksanaan fungsi maya. Alamat VFT disimpan dalam ahli vptr (penunjuk maya) objek kelas asas.
2. Fungsi maya memanggil: Apabila fungsi maya dipanggil, pengkompil menjana kod untuk memuatkan vptr dan kemudian menggunakan offset dalam vptr untuk mencari dan memanggil pelaksanaan fungsi maya yang betul.

Kes praktikal
Berikut ialah contoh kod C++ ringkas yang menunjukkan kompilasi fungsi maya:

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;
}

Kod mesin yang dijana oleh kompilasi
Selepas menyusun kod di atas, kod x86-64 berikut akan dijana:

; 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()"

Kod pemasangan ini menunjukkan cara panggilan fungsi maya dilaksanakan dengan memuatkan vptr dan menggunakan offset.

Kesimpulan
Dengan memahami secara mendalam prinsip kompilasi fungsi maya, kita dapat memahami dengan lebih baik cara mekanisme fungsi maya berfungsi dalam pengaturcaraan berorientasikan objek dan memanfaatkannya sepenuhnya untuk membina kod yang fleksibel dan berkuasa.

Atas ialah kandungan terperinci Prinsip kompilasi fungsi maya C++: cara kod ditukar kepada arahan mesin. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!