继承(五)

在研究之前，先来回忆一下类/对象大小的计算：

类大小计算遵循前面学过的结构体对齐原则。

类的大小与数据成员有关与成员函数无关。

类的大小与静态数据成员无关。

虚继承对类的大小的影响

虚函数对类的大小的影响

前面三点在之前已经介绍过了，这节主要是研究第四点，而第五点会在未来进行探讨，在探讨虚继承对内存模型的影响时，需要了解一下“虚基类表”:

virtual base table
本类地址与虚基类表指针地址的差。
虚基类地址与虚基类表指针地址的差。

virtual base table pointer(vbptr)



下面先依照上面的类图的结构来构建数据模型，来细细探讨：

#include <iostream>
using namespace std;

class BB {
public:
int bb_;
};

class B1 : virtual public BB {
public:
int b1_;
};

class B2 : virtual public BB {
public:
int b2_;
};

class DD : public B1, public B2 {
public:
int dd_;
};

int main(void) {

return 0;
}

这里数据成员都是整型，就不会受结构体对齐的影响，比较容易算出它的大小。下面分别来打印一下各个类的大小：



编译运行：





可见由于有了虚继承，则并非按我们的预想来计算类大小了，下面来推导一下这种情况的内存模型B1和DD，首先来推导一下B1类的内存模型：



编译运行：



打印出地址之后，下面来进行推导：







根据vbtl的存放规则来计算一下它里面的值是多少？



这样B1的内存模型就推导出来了，口说无评，下面用代码主要来论证上面画的内存模型中的vbtl存放的是对的：





编译运行：



刚好论证了之前推断的模型是正确的，所以可以看到B1类的大小为12个字节，因为第一个字节是空出来存放虚基类表指针的。

用这种方法再来推断一下DD类的内存模型：



编译运行：



打印地址之后下面来推导：



那先来计算填充一下虚基类表中的值：



下面用代码来验证一下：



编译运行：



论证了结果是正确的，目前还未学习到虚函数，如果有了它内存模型会更加复杂，因为虚函数会有虚表指针，它指向虚表，这个在之后再来探讨。

想一下为什么有了虚继承内存模型会变得如此复杂？

先从"virtual"这个单词的意思来理解：它是存在的、共享的、间接的，拿DD这个派生类来说，虚基类BB是存在的；对DD数据成员来说是共享的，BB不会创建两份；对于DD对象要访问BB数据成员需要间接访问，其间接访问就体现在虚基类表指针了，如下：

对于DD来说，如果要找到BB，需要通过B1或B2的虚基类表的偏移位置最终找到BB：





说到这，抛出一个问题：dd对象要访问bb这个数据成员，是直接访问还是间接访问呢？



实际上如果是对象访问的话还是直接访问，因为内存模型在编译时刻已经决定了，但是，如果通过指针来访问情况就不一样了：



为什么说是间接访问呢？DEBUG看下地址便知：



关于这节比较绕，需细细体会~