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，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）

但指向成员函数的指针更大 - 我平台上的16B。

三件事：

1. 为什么指向成员函数的指针更大？他们还需要更多信息吗？
2. 据我所知，标准没有说明指针的大小，除了 void*必须能够“包含”任何指针类型。换句话说，任何指针都必须能够转换为void*，对吗？如果是，那么为什么sizeof( void* )是8，而sizeof指向成员函数的指针是16？
3. 是否有其他指针示例，它们的大小不同（我的意思是，对于标准平台，而不是一些罕见和特殊的平台）？

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（我甚至不记得当时的想法，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();

作为

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。

想象一下我们有：

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

它可能是这样的：

如您所见，如果您想指向具有A*或C*的对象，则指向开头，但如果您想指向{{1你必须指向中间的某个地方。

因此，如果B*从C继承某个成员函数并且您想要指向它，然后在B上调用该函数，则需要知道要对{{1}进行洗牌指针。这些信息需要存储在某个地方。所以它被函数指针集中。

现在，对于每个具有C*函数的类，编译器会创建一个名为虚拟表的列表。然后，它会向该类添加一个额外的指针（ vptr ）。所以对于这个类结构：

this

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）可能调整virtual指针，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。因此，指针为struct A { int a; virtual void foo(){}; }; struct B : A { int b; virtual void foo(){}; virtual void bar(){}; }; 个字节，调整为this个字节，索引为8个字节，总共为4个字节。

我认为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。可能没有人按照我描述的方式实现它。

有关 lot 的详细信息，请参阅this（滚动到“会员功能指针的实现”）。

Answer 2

基本上是因为他们需要支持多态行为。看看Raymond Chen的好article。

Answer 3

可在此处找到一些解释： The underlying representation of member function pointers

  

尽管指向成员的指针表现得像普通指针，但在幕后它们的表现形式却截然不同。事实上，指向成员的指针通常由一个结构组成，在某些情况下最多包含四个字段。这是因为指向成员的指针不仅要支持普通的成员函数，还要支持虚拟成员函数，具有多个基类的对象的成员函数以及虚基类的成员函数。因此，最简单的成员函数可以表示为一组两个指针：一个保存成员函数的物理内存地址，另一个指针保存该指针。但是，在虚拟成员函数，多继承和虚拟继承的情况下，指向成员的指针必须存储其他信息。因此，您不能将指向成员的指针转换为普通指针，也不能安全地在指向不同类型成员的指针之间进行转换。   块引用

Answer 4

我猜它与this指针有关...也就是说，每个成员函数也必须有它们所在类的指针。然后指针使函数变大一点大小

Answer 5

将指向成员函数的指针表示为{this, T (*f)()}的一些主要原因是：

• 在编译器中实现比在T (*f)()

实现成员函数的指针更简单

• 它不涉及运行时代码生成，也不涉及额外的簿记

• 与T (*f)()

相比，它表现得相当不错

• C ++程序员对成员函数指针大小等于sizeof(void*)的要求不够

• 执行期间运行时代码生成事实上是目前C ++代码的禁忌