C++中对象的内存布局（三）
2023-10-31 本文已影响0人
星星326
给出这样的重复继承：
image.png
（一）、直接继承，没有虚函数存在时，书写如下：
class CA
{……};
class CB:public CA
{……};
class CC:public CA
{……};
class CD:public CB,public: CC
{……};
查看内存布局如下：
image.png
由于B和C都继承了A，所以在D中重复出现了A中的成员变量，所以当试图访问间接基类中的成员变量时，务必要加上作用域。
当把类CA、CB、CC、CD中的函数都写成虚函数时，依旧还是重复出现，如下图：
image.png
（二）、虚继承
书写代码如下：（将继承关系改为虚继承）
class CA
{
public:
CA(int a=10):ma(a){}
virtual void a(){cout<<"CA::a()"<<" ";}
virtual void aa(){cout<<"CA::aa()"<<" ";}
virtual void aaa(){cout<<"CA::aaa()"<<" ";}
public:
int ma;
};
class CB:virtual public CA
{
public:
CB(int b=20):mb(b){}
virtual void a(){cout<<"CB::a()"<<" ";}
virtual void bb(){cout<<"CB::bb()"<<" ";}
virtual void bbb(){cout<<"CB::bbb()"<<" ";}
protected:
int mb;
};
class CC:virtual public CA
{
public:
CC(int c=30):mc(c){}
virtual void a(){cout<<"CC::a()"<<" ";}
virtual void cc(){cout<<"CC::cc()"<<" ";}
virtual void ccc(){cout<<"CC::ccc()"<<" ";}
protected:
int mc;
};
class CD:public CB,public CC
{
public:
CD(int d):md(d){}
virtual void a(){cout<<"CD::a()"<<" ";}
virtual void bb(){cout<<"CD::bb()"<<" ";}
virtual void ccc(){cout<<"CD::ccc()"<<" ";}
virtual void d(){cout<<"CD::d()"<<" ";}
protected:
int md;
};
对于虚继承，可以避免重复继承的作用，打印其内存布局看看情况：
image.png
可以看到在虚继承下，前面所说的出现两次的成员变量和成员函数出现了一次，且都放在了内存布局中的最后面，那怎么找到呢？就是从图中看到的vbptr指针，它指向vbtable，vbtable中记录了两行数字，据分析，可以做出总结：
image.png
根据以上内存布局，做出打印：
typedef void (*Function)(void);//函数指针
int main()
{
CD d(40);
long** pd=(long**)(&d);//将对象d的地址强转成为二级指针。
Function Fun=NULL;
cout<<"[0]"<<" "<<"CB::_vfptr"<<endl;
for(int i=0;i<3;++i)//打印类CB下的vfptr指向的vftable
{
Fun=((Function*)pd[0])[i];
cout<<" "<<"["<<i<<"]"<<" ";
Fun();
cout<<pd[0][i]<<endl;
}
cout<<"[1]"<<" "<<"CB::_vbptr"<<endl;
for(int i=0;i<2;++i)//类CB下vbptr指向的vbtable
{
cout<<" "<<pd[1][i]<<endl;
}
cout<<"[2] CB::mb="<<((long*)(&d))[2]<<endl;//CB::mb
cout<<"[3]"<<" "<<"CC::_vfptr"<<endl;
for(int i=0;i<2;++i)//打印类CC下的vfptr指向的vftable
{
Fun=((Function*)pd[3])[i];
cout<<" "<<"["<<i<<"]"<<" ";
Fun();
cout<<pd[3][i]<<endl;
}
cout<<"[4]"<<" "<<"CC::_vbptr"<<endl;
for(int i=0;i<2;++i)//类CC下vbptr指向的vbtable
{
cout<<" "<<pd[4][i]<<endl;
}
cout<<"[5] CC::mc="<<((long*)(&d))[5]<<endl;//CC::mc
cout<<"[6] CD::md="<<((long*)(&d))[6]<<endl;//CD::md
cout<<"[7] (vtordisp for vbase CA)="<<((long*)(&d))[7]<<endl;
cout<<"[8]"<<" "<<"CA::_vfptr"<<endl;
for(int i=0;i<3;++i)//类CA下vbptr指向的vbtable
{
cout<<" "<<"["<<i<<"]"<<" ";
Fun=((Function*)(pd[8]))[i];
Fun();
cout<<pd[8][i]<<endl;
}
cout<<"[9] CA::ma="<<((long*)(&d))[9]<<endl;//CA::ma
return 0;
}
打印结果如下：
image.png
现在就可以画出内存布局：
image.png
总结：
1、当出现重复继承时（像这种菱形继承），会重复出现间接基类的数据，一般为了避免重复出现，因此采用虚继承（虚拟继承）。
2、在虚拟继承下，编译器将重复出现的数据放在了这个内存布局的最后边（当然有vfptr时还是依据vfptr优先级高放），并且为了标记它，在每个直接父类的作用域下有了vbptr指针，用来指向存放重复出现数据相对的偏移的vbtable。
3、在查看内存布局时，看到了下标七号存放着一个0，也就是上面标记的vtordisp for vbase CA，为什么是0？不知道为什么，也没查出结果，我猜想是为了做区分吧。
