C++ 虚拟继承内存布局

Question

虚拟继承内存布局

我试图完全理解虚拟继承和vTables/vPtrs在内存中到底发生了什么。

我写了两个代码示例，我确切地理解它们工作的原因，但我只是想确保我心中对对象内存布局有正确的想法。

这里是图片中的两个示例，我只是想知道我对所涉及的内存布局的想法是否正确。

示例1：

class Top { public: int a;  };
class Left : public virtual Top {  public: int b; };
class Right : public virtual Top { public: int c; };
class Bottom : public Left, public Right { public:  int d; };

示例2：

与上面相同，但有：

class Right : public virtual Top {
public:
    int c;
    int a;  // <======= added this
};

Answer 1

C++ 标准没有对对象布局做太多说明。 虚拟函数表（vtable）和虚拟基指针甚至不是标准的一部分。所以问题和答案只能说明可能的实现。

快速查看您的绘图似乎显示了正确的布局。

您可能对这些进一步的参考资料感兴趣：

• 多重继承被认为有用一篇关于多重继承和虚拟继承情况下布局的ddj文章。

• 微软专利描述了vfptr（虚拟函数表，又名vtables）和vbptr（虚拟基指针）的使用。

编辑：Bottom继承

Right::a

还是

Left::a

？

在您的 测试 2 中，

Right

和

Left

共享同一个共同的父级

Top

。 因此

Top

内只有一个子对象

Bottom

，因此，也只有一个且相同的

Top::a

。

有趣的是，您在测试 2 中引入了

a

中的成员

Right

。 这是一个

a

，与继承自

a

的

Top

不同。它是一个独特的成员，只是“巧合”地与另一个成员同名。 因此，如果您通过

a

访问

Right

，

Right::a

会隐藏

Top::a

（顺便说一句，这也是

Bottom::Top::a

、

Right::Top::a

、

Left::Top::a

）。 在本例中，bottom.a 表示 Right::a，不是因为对象布局，而是因为名称查找（和隐藏）规则。 这不依赖于实现：它是标准的且可移植的。

这里有一个测试 2 的变体来演示这种情况：

int main() {
    Bottom bottom; 
    bottom.a = 7; 
    cout << bottom.Top::a << endl << bottom.Left::Top::a << endl;
    cout << bottom.Right::Top::a << endl << bottom.Left::a << endl;
    cout << bottom.Right::a << endl <<endl;
    bottom.Right::a = 4; 
    bottom.Left::a = 3; 
    cout << bottom.Top::a << endl << bottom.Left::Top::a << endl;
    cout << bottom.Right::Top::a << endl << bottom.Left::a << endl;
    cout << bottom.Right::a << endl <<endl;

    cout << "And the addresses are: " << endl; 
    cout << " Bottom:       " << (void*)&bottom << endl; 
    cout << " Top:          " << (void*)static_cast<Top*>(&bottom) << endl;
    cout << " Left:         " << (void*)static_cast<Left*>(&bottom) << endl;
    cout << " Right:        " << (void*)static_cast<Right*>(&bottom) << endl;
    cout << " Top::a:       " << (void*)&bottom.Top::a << endl;
    cout << " Left::Top::a: " << (void*)&bottom.Left::Top::a << endl;
    cout << " Right::Top::a:" << (void*)&bottom.Right::Top::a << endl;
    cout << " Left::a:      " << (void*)&bottom.Left::a << endl;
    cout << " Right::a:     " << (void*)&bottom.Right::a << endl;
};