虛繼承與虛基類的記憶體布局

1. 多重繼承的記憶體布局

struct a

;struct b:public a
;struct c:public a
struct d

int a::a

int b: b

則d的記憶體布局為

int b::a:;a

int b:;b

int a::a

int c::c

int d::d

如果sizeof各個類的大小，很明顯

sizeof(a) = 4;

sizeof(b) = 8;
sizeof(c) = 8;
sizeof(d) = 20

如果有這樣的語句

d *pd = new d;

b *pa = pd;
c *pb = pd;
a *pa = pd;

我們分別輸出pa,pd,pc和pd的位址試試

pb = 0x8650a10

pc = 0x8650a18
pd = 0x8650a10

注意，這裡pd和pb是相同的，都指向pd的開始位置，但是pc和pb不同，pc產生了兩個4位元組的偏移，即指向d中c物件的儲存位置

pa呢，很明顯是具有二義性的，它既可以指向pb中的a，也可以指向pc中的a，自然就會報錯。所以上述語句會出現編譯錯誤。

2. 具有虛函式的多重繼承

如果多重繼承包含虛函式

struct a

};struct b: public a
};struct c: public a
};struct d: public b, public c
};

a::vfptr

int a::a

其中vfptr為指向虛函式表的指標

那麼b的布局自然為

a::vfptr

int a::a

int b::b

d的布局為

b::a::vfptr

int b::a::a

int b::b

c::a::vfptr

int c::a::a

int c::c

int d::d

這時各類的大小為

sizeof(a) = 8;

sizeof(b) = 12;
sizeof(c) = 12;
sizeof(d) = 28;

pb = 0x8650a10

pc = 0x8650a1c
pd = 0x8650a10

另外注意f4函式，這時d類自定義的虛函式，那麼它放在什麼地方呢？應該放在第一虛函式表裡，也就是b::a::vfptr指向的虛函式表中

3. 虛繼承的記憶體布局

struct a

;struct b:virtual public a
;struct c:virtual public a
struct d

先看b的記憶體布局，由於b是虛繼承a，因此b中會有乙個指向虛表的指標，虛表裡面儲存有當前位置到虛基類的偏移和到當前類的開始位置處的偏移，例如b的記憶體布局

b::vptr

int b::b

int a::a

可以看到，a的位置放在了最底部，也就是記憶體位址最高的地方。vptr指向乙個虛表，虛表中儲存到虛基類的偏移，即8和到當前類的開始處的偏移，這裡是0

因此

sizeof(a)= 4；

sizeof(b) = 12;

pb = new b;

pa = pb;

pa = 0x94a5a18

pb = 0x94a5a10

現在看d的記憶體布局

b::vptr

int b::b

c::vptr

int c::c

int d::d

int a::a

可以看到只有乙個a的物件處於d的最低部，那麼

sizeof(d) = 24

4. 帶有虛函式的虛繼承的記憶體布局

struct a

};struct b: virtual public a
};struct c: virtual public a
};struct d: public b, public c
};

首先我們看

sizeof(a) = 8

a::vfptr

int a::a

再看b

sizeof(b) = 16

b::vptr

int b::b

vfptr

int a::a

這裡的vfptr指向的虛函式表繼承自a，並且會對其中的字段進行修改（如果b重寫了虛函式或者自定了的新的虛函式)。例如我們分別輸出pa，pb，&pb->a以及&pb->b的值

pa = 0x8a08a18

pb = 0x8a08a10
&pb->a = 0x8a08a1c
&pb->b = 0x8a08a14

到這裡我們看d的記憶體布局

b::vptr

int b::b

c::vptr

int c::c

int d

vfptr

int a::a

這裡也只有乙個指向虛函式表的指標，於是

sizeof(d) = 28

指標對應的值為

pa = 0x8a92a24

pb = 0x8a92a10
pc = 0x8a92a18
pd = 0x8a92a10
&pd->a = 0x8a92a28

5. 虛表的作用

虛表裡面儲存了當前位置到虛基類的偏移和到當前類開始處的偏移，通過偏移就可以完成指標轉換

例如首先，找到pb對應的虛表，查詢

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