c++中的单继承，多继承（此处着重讲菱形继承）的内存布局模型详解

最近正好复习到继承的相关部分，想着把自己所学的东西还是再次归纳整理一遍，那么接下来就简单地梳理一下关于继承的一些知识点。
切入正题，什么是继承？“继承是c++语言的一种重要机制，该机制自动地为一个类提供来自另一个类的操作和数据结构，使得程序员只需在新类中定义已有类中没有的成分来建立新类”对没错这是书本的官方解释，相信你看了之后还是和我一样一脸懵逼没有任何感觉（就不能解释的通俗一点嘛，卖萌脸）。下面直接上图，清晰明了：



以我们手机的更新换代为例，每次新手机的发布都会在原来的基础上增加新功能（即它保留了原来的东西，而又新加入了自己特有的新元素），如此图中的4s和5s，它们的好多功能是重复的，那么为了减少这种重复，我们就可以使用继承，这里，可以说5s继承于4s。
说完了继承的概念，接下来简单的相关内容看看书就不难理解，本文我们主要来看一下继承当中成员分布的对象模型（即它们在内存当中具体是怎么分配的）。
首先来看下面一段代码：

#include<iostream>
using namespace std;
#include<stdlib.h>
class B
{
public:
int _a;
int _b;
int _c;
int _d;
};
void fun()
{
B b;
b._a = 1;
b._b = 2;
b._c = 3;
b._d = 4;
}
int main()
{
fun();
cout << sizeof(B) << endl;
system("pause");
return 0;
}

运行结果及内存布局如下：



而如果将public中成员_a与_b的顺序调换一下，即变为int _b；int _a;int _c;int _d.则内存布局变为



由此，我们可以得出类中成员的分布和其在类中出现的先后次序有关。
而我们知道继承又分为两种：单继承与多继承。而它们在内存中的布局又是怎样的呢？
下面是一个单继承的例子：



#include<iostream>
using namespace std;
class B
{
public:
int _b;
};
class C:public B
{
public:
int _c;
};

void fun()
{
B b;
C c;
}
int main()
{
fun();
return 0;
}在此段代码中，C类公有继承自B类，那么C类对象的内存布局到底是怎样的，接下来我们调出监视看一下C类对象的内存布局（为了方便看出，在第二张图中我们分别对_b与_c赋值为1,2）结果如下：



可以看出，布局依次为先是基类中的对象成员_b,然后 再是C类对象自己的成员_c,总结如下图：



再来看多继承：




代码如下：
<pre name="code" class="cpp">#include<iostream>
using namespace std;
#include<stdlib.h>
class B1
{
public:
int _b1;
};
class B2
{
public:
int _b2;
};
class C:public B1,public B2
{
public:
int _c;
};

void fun()
{
C c;
cout << sizeof(C) << endl;
}
int main()
{
fun();
system("pause");
return 0;
}

同样，为了方便看具体内存布局，我们给各个类的成员进行了赋值，运行结果即监视如下：



可以看到C类的大小为12个字节，布局为先基类B1的成员_b1,再是基类B2的成员_b2，最后才是自己的成员_c,总结如下图所示：



最后我们来看多继承中一种较为复杂的继承---->菱形继承：



代码如下：
#include<iostream>
using namespace std;
#include<stdlib.h>
class B
{
public:
int _b;
};
class C1:public B
{
public:
int _c1;
};
class C2 :public B
{
public:
int _c2;
};
class D :public C1, public C2
{
public:
int _d;
};
void fun()
{
cout << sizeof(B) << endl;
cout << sizeof(C1) << endl;
cout << sizeof(C2) << endl;
cout << sizeof(D) << endl;
D d;
d.C1::_b = 1;
d._c1 = 2;

d.C2::_b = 3;
d._c2 = 4;

d._d = 5;

}
int main()
{
fun();
system("pause");
return 0;
}
运行结果如图所示，C类的大小为20个字节，结合前边所讲的内容，不难才想出D类的内存布局如图所示：





下来我们调出窗口验证一下



可知，猜想是完全正确的。