探索C++对象模型之 多重继承与虚函数表

一 多重继承

//警告：我只是便于说明多重继承的内存布局，所以没在基类写虚析构函数。如果要使用指向动态创建的派生类对象的指针销毁派生类对象，则必须要在基类写虚析构函数。一般基类有虚函数，则要在基类写虚析构函数。所以给出警告。开发环境是visual studio 2010

1) 代码：

#include <iostream>
using namespace std;

class B1
{
public:
int x;
virtual void v1(){ cout << "B1::v1" << endl; }
void f1(){cout << "B1::f1" << endl; }
};

class B2
{
public:
int y;
virtual void v2(){ cout << "B2::v2" << endl; }
void f2(){ cout << "B2::f2" << endl; }
};

class B3
{
public:
int z;
virtual void v3(){ cout << "B3::v3" << endl; }
void f3(){ cout << "B3::f3" << endl; }
};

class D : public B1, public B2, public B3
{
public:
int a;
void v3(){ cout << "D::v3" << endl; }
virtual void vD(){ cout << "D::vD" << endl; }
};

2）类图：



3）可视化内存布局表示：



4）代码验证：

在Visual studio 2010中，虚函数表作了优化，表尾不存放类型信息，表尾的元素内容为NULL。

typedef void (*Fun)();

void PrintMember(int* pMember)
{
cout<<*pMember<<endl;
}

void PrintVtbl(int* VtblAddress)
{
int* ppVirtualFunction=VtblAddress;
while(*ppVirtualFunction !=NULL)
{
(*(Fun*)(ppVirtualFunction))();
++ppVirtualFunction;
}
}

void PrintVtblAndMember(B1* pDobj)
{
int* pRoot=(int*)pDobj;
int* pVptrB1=pRoot+0;
int* VtblB1Adress=(int*)*pVptrB1;
PrintVtbl(VtblB1Adress);

int* pMb1=pRoot+1;
PrintMember(pMb1);

int* pVptrB2=pRoot+2;
int* VtblB2Address=(int*)*pVptrB2;
PrintVtbl(VtblB2Address);

int* pMb2=pRoot+3;
PrintMember(pMb2);

int* pVptrB3=pRoot+4;
int* VtblB3Address=(int*)*pVptrB3;
PrintVtbl(VtblB3Address);

int* pMb3=pRoot+5;
PrintMember(pMb3);
}

void Test()
{
B1 *pB1 = new D();
D *pD = dynamic_cast<D*>(pB1);
pD->x = 10;
pD->y = 20;
pD->z = 30;
pD->a = 40;
PrintVtblAndMember(pD);
delete pD;
pD=NULL;
};

5) 验证代码运行结果：



6）总结：

与单继承相同的是所有的虚函数地址都包含在虚函数表中，所不同的多重继承有多个虚函数表，当子类对父类的虚函数有重写时，子类的函数覆盖父类的函数在对应的虚函数位置，当子类有新的虚函数时，这些虚函数被加在第一个虚函数表的后面。

二 多重继承运行时类型转化

1）代码验证：

void TestDynamicCast()
{
B1 *pB1 = new D();
cout << "B1:" << pB1 << endl;
D *pD = dynamic_cast<D*>(pB1);
cout << "D:"<< pD << endl;
B2 *pB2 = dynamic_cast<B2*>(pB1);
cout << "B2:" << pB2 << endl;
B3 *pB3 = dynamic_cast<B3*>(pB1);
cout << "B3:" << pB3 << endl;
delete pD;
pD=NULL;
}

2）验证代码的运行结果：



3）总结：

从多重继承的内存布局，我们可以看到子类新加入的虚函数被加到了第一个基类的虚函数表，所以当dynamic_cast的时候，子类和第一个基类的地址相同，不需要移动指针，但是当dynamic_cast到其他的父类的时候，需要做相应的指针的移动。