llvm如何知道一个成员函数指针是否指向了一个虚函数？

Question

写了一些关于成员函数指针的代码，看了Itanium ABI#Member function pointers，明白了llvm中成员函数指针的布局

但是让我印象深刻的是如何使用成员函数指针获取函数的地址。我没有办法判断成员函数指针 mfptr 指向虚成员函数还是普通成员函数。

Answer 1

我不确定这就是 llvm 所做的，但我发现 Itanium ABI 的普通成员函数和虚函数指针之间的区别通常在于记录本身的结构，就像解释的那样 here：

The form of a virtual function pointer is specified by the processor-specific C++ ABI for the implementation. In the specific case of 64-bit Itanium shared library builds, a virtual function pointer entry contains a pair of components (each 64 bits): the value of the target GP value and the actual function address. That is, rather than being a normal function pointer, which points to such a two-component descriptor, a virtual function pointer entry is the descriptor.

即普通函数指针是一个地址，而虚函数指针是由全局位置偏移量（GP）和虚函数覆盖的有效地址组成的描述符。现在我想记录的大小和某种 decoration（如果认为它是你指出的 link 中提到的'1'）使得有可能将一种类型的指针与另一种类型的指针区分开来。

编辑

我发现了另一个关于 vtable 记录定义的提示 w.r.t。在 llvm 的 clang 前端的 TargetCXXABI class 实现中的虚函数成员。这个 class 公开了一个 API（第 181 行），它告诉成员函数的主体是否对齐。

正如 PaulR 在他的回答中已经指出的那样，这证实了 LSB 用于区分普通成员函数和虚拟成员函数这一事实。但这不是因为指针大小和对齐方式——最小可寻址单元始终是一个字节，因此指针可以是奇数——而是因为在 Itanium C++ ABI 中，普通成员函数的主体是对齐的，因此它们的地址始终是偶数数字设计。

尽管情况并非总是如此，实际上在该方法的实现中提到了这样一个事实，即某些体系结构（例如 ARM）将鉴别器存储在 this 指针的调整中，而不是在函数地址中。

所以这个功能确实与处理器架构相关，除了 x86_64 的 LSB +1 的一般规则之外，您应该检查每个的 Itanium-like C++ ABI。

Answer 2

在您的文档中 linked 它说：

For a virtual function, it is 1 plus the virtual table offset (in bytes) of the function

在Virtual Table Layout下，它说：

offsets within the virtual table are determined by that allocation sequence and the natural ABI size and alignment

偏移量必须遵守函数指针的对齐要求。

"POD" 类型的函数指针的对齐要求在相应的 C ABI 中指定。我假设指针与其大小对齐，因此指针的地址（以及偏移量）必须是偶数，并且其最低有效位必须为零。

所以实现可以只检查 offset/pointer 字段的 LSB 并知道当且仅当 LSB 是 1 时它正在处理虚拟方法。

一旦它在虚拟 table 中有了偏移量，它就会从对象中读取虚拟 table 指针，并使用来自的偏移量从虚拟 table 加载函数的实际地址成员指针。

class C {
    virtual int someMethod();
};

int invokeAMethod(C *c, int (C::*method)()) {
    return (c->*method)();
}

On x86_64 clang 确实为方法指针的 "ptr" 成员的 LSB 创建了一个检查：

invokeAMethod(C*, int (C::*)()): # @invokeAMethod(C*, int (C::*)())
  // c is in rdi, method.adj is in rdx, and method.ptr is in rdx
  // adjust this pointer
  add rdi, rdx
  // check whether method is virtual
  test sil, 1
  // if it is not, skip the following
  je .LBB0_2
  // load the vtable pointer from the object
  mov rax, qword ptr [rdi]
  // index into the vtable with the corrected offset to load actual method address
  mov rsi, qword ptr [rax + rsi - 1]
.LBB0_2:
  // here the actual address of the method is in rsi, we call it
  // in this particular case we return the same type
  // and do not need to call any destructors
  // so we can tail call
  jmp rsi # TAILCALL

我无法分享这个特定示例的神栓 link，因为我的浏览器插件之一受到干扰，但您可以自己在 https://gcc.godbolt.org.

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How does llvm know whether a member function pointer pointed to a virtual function?

c++

llvm

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