CLR 虛方法多態調用深度解析（一）：MethodTable 佈局與調用指令

通過 Windbg 觀測 .NET 運行時，揭示虛方法多態調用的底層機制：MethodTable 佈局、偏移量固定、調用指令序列。驗證繼承、覆寫、隱藏（new）對表結構的影響。

實驗類別結構

class Base {
    virtual void VirtualFun1();
    void NoneVirtualFun1();
    virtual void VirtualFun2();
    virtual void VirtualFun3();
}
class Derived : Base {
    override void VirtualFun1();
    new virtual void VirtualFun2();   // 隱藏
    virtual void VirtualFun4();       // 新增
}

Base MethodTable 佈局

• 前 4 槽：Object 虛方法（ToString、Equals、GetHashCode、Finalize）。
• 槽 4-6：Base 三個虛方法（VirtualFun1/2/3）。
• 槽 7：非虛方法 NoneVirtualFun1 + 默認構造函數。
• 非虛方法不進入虛方法槽表，調用時直接按元數據 Token 綁定。

Derived MethodTable 佈局變化

1. 繼承基類所有虛方法槽，順序不變。
2. VirtualFun1 覆寫 → 槽 4 指向 Derived 實現。
3. VirtualFun2 隱藏（new）→ 不覆蓋槽 5，基類實現保留；新增槽 7 指向 Derived.VirtualFun2。
4. VirtualFun4 新增 → 追加槽 8。
5. 非虛方法 不複製 到子類表。

多態調用指令序列

Base b = new Derived();
b.VirtualFun1();  // 調用 Derived 實現

; 編譯生成匯編
mov ecx, esi                ; 對象引用
mov eax, [ecx]              ; MethodTable 指針
call dword ptr [eax + 3Ch]  ; 偏移量 3Ch 對應 VirtualFun1 槽

關鍵點：偏移量 3Ch 在整個繼承鏈中固定不變。Base 與 Derived 的 MethodTable 槽 4 位置相同，指向不同實現，由此實現多態。

核心結論

1. 每個類型對應唯一 MethodTable。
2. 子類 MethodTable 包含父類所有虛方法槽，非虛方法不包含。
3. CLR 通過 對象 -> MethodTable -> 固定偏移量 定位具體方法實現，完成多態分派。