C++菱形繼承的內(nèi)存模型(VS2017環(huán)境)

1.菱形繼承簡(jiǎn)要介紹

??首先簡(jiǎn)單介紹一下菱形繼承,由于C++支持多繼承,因此會(huì)產(chǎn)生菱形繼承這種情況(如圖1所示)。在這種情況下,如果類D的對(duì)象 b\_instance 想要訪問(wèn)成員 a,如果直接通過(guò) b\_instace.a 訪問(wèn),由于編譯器不知道應(yīng)該是找類 B 繼承的成員 B::a ,還是 C::a,由此產(chǎn)生二義性,編譯報(bào)錯(cuò)(注:b\_instance 必須明確指定,比如 b\_instance.B::a 這樣才能正確通過(guò)編譯)。

圖1.菱形繼承示意圖

??為了解決這個(gè)問(wèn)題,C++提供了一種虛繼承的機(jī)制,在這種機(jī)制下,子對(duì)象只保留父對(duì)象共有成員的一份拷貝,因此不會(huì)存在二義性的問(wèn)題。下面是我在VS2017-x86模式下,反匯編后,將其內(nèi)存布局簡(jiǎn)要刻畫出來(lái)(圖2)。

2.菱形繼承內(nèi)存布局刻畫
  • 源碼示例
#include<iostream>
using namespace std;

class A{
public:
    int a;
    A(int _a):a(_a){};
    virtual void show() { cout << "This is A::show()." << endl; }
}

class B: virtual public A{
public:
    int b;
    B(int _a, int _b):A(_a),b(_b){};
    virtual void show(){ cout << "This is B::show()." << endl;  }
}

class C: virtual public A{
public:
    int c;
    C(int _a, int _c):A(_a),c(_c){};
    virtual void show(){ cout << "This is C::show()." << endl; }
}

class D: public B, public C{
public:
    int d;
    D(int _a, int _b, int _c, int _d):A(_a),B(_a,_b),C(_a,_c),d(_d){};
    virtual void show(){ cout << "This is D::show()." << endl; }
}
  • 其內(nèi)存布局如圖2所示,其中每個(gè)虛繼承的子類存在一個(gè)虛基類表指針,該指針指向的地方存在一個(gè)偏移值 offset,該偏移值 offset 指示當(dāng)前類中虛表指針(當(dāng)沒有虛函數(shù)時(shí),指向虛基類數(shù)據(jù)成員)的位置。
    圖2. 菱形繼承內(nèi)存布局示意圖
3.總結(jié)
  • 在存在虛繼承的類中,會(huì)存在虛基類指針,該指針指向的地方存放一個(gè)偏移,這個(gè)偏移為虛基類指針到虛基類數(shù)據(jù)的偏移;
  • 子類只保存一份虛基類的數(shù)據(jù)對(duì)象,這樣可以防止二義性;
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