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C++虚函数_虚继承

¶1 说明

通过一个菱形继承的例子，说明大部分的情况。

代码如下：

class A {
    int a = 10;
public:
    virtual void print1() { cout << "A::print1()" << endl; }
    virtual void print2() { cout << "A::print2()" << endl; }
    virtual void print3() { cout << "A::print3()" << endl; }
};

class B1 : virtual public A {
    int x = 11;
public:
    virtual void print1() { cout << "B1::print1()" << endl; }
};

class B2 : virtual public A {
    int y = 12;
public:
    virtual void print2() { cout << "B2::print2()" << endl; }
    virtual void print4() { cout << "B2::print4()" << endl; } // 自己定义   
};


class C : public B1, public B2 {
    int z = 13;
public:
    virtual void print1() { cout << "C::print1()" << endl; }    
};

调试环境 VS 2019 ，使用VS提供的 cl 工具查看类内存结构；命令如下：

1
2
3

cl filename.cpp /d1reportSingleClassLayoutXXX # XXX 为类名
# 例如 test.cpp 中类 Base 内存分布情况
cl test.cpp /d1reportSingleClassLayoutBase

¶2 A 类情况

class A {
    int a = 10;
public:
    void print0() { cout << "A::print0()" << endl; }
    virtual void print1() { cout << "A::print1()" << endl; }
    virtual void print2() { cout << "A::print2()" << endl; }
    virtual void print3() { cout << "A::print3()" << endl; }
};
// sizeof(A) = 8 = 4 + 4

内存布局如下：

数据成员 a 四个字节；

虚函数指针 vfptr 四个字节，vfptr 指向 vftable，虚函数表中依次存 A::print1, A::print2, A::print3

¶3 B1 类情况

class B1 : virtual public A {
    int x = 11;
public:
    virtual void print1() { cout << "B1::print1()" << endl; }
}; 
// sizeof(B1) = 16 = 8 + 4 + 4

内存布局如下：

自身数据成员 X 四个字节，继承自 A 数据成员 a 四个字节；（八个字节）

虚基指针 vbptr 四个字节，指向 vbtable，虚基类表内存距离 A 数据的偏移，与A相差 8 个字节；

虚函数指针 vfptr 四个字节，指向 vftable，虚函数表中依次存 B1::print1, A::print2, A::print3；注意覆写了 B1::print1

¶4 B2 类情况

class B2 : virtual public A {
    int y = 12;
public:
    virtual void print2() { cout << "B2::print2()" << endl; }
    virtual void print4() { cout << "B2::print4()" << endl; } // 自己定义   
}; // sizeof(B2) = 20 = 8 + 4 + 8

内存布局如下：

自身数据成员 y 四个字节，继承自 A 数据成员 a 四个字节；（八个字节）

虚基指针 vbptr 四个字节，指向 vbtable，虚基类表内存距离 A 数据的偏移，与 A 相差 8 个字节，第一个字段 -4 说明该 vbptr 到 B2 对象首地址的偏移（因为有虚函数指针的存在）；

两个虚函数指针：八个字节

B2 中 vfptr，原因在于 B2 自己定义了一个新的虚函数 B2::print4
A 中 vfptr 指向 vftable，虚函数表中依次存 A::print1, B2::print2, A::print3；注意覆写了 B2::print2

¶5 C 类情况

class C : public B1, public B2 {
    int z = 13;
public:
    virtual void print1() { cout << "C::print1()" << endl; }    
}; // sizeof(C) = 32 = 16 + 8 + 8