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"C++虚继承的内存布局详解"

2023-06-28 03:34:29 深夜i -- --

C++ 虚继承内存布局继承关系多重继承

C++是一门高级编程语言，具有许多强大的特性和功能。其中，虚拟继承是一种非常强大的功能，可以解决多继承中的一些问题。在本文中，我们将详细解释C++虚拟继承的内存布局。

虚拟继承是指在多重继承的情况下，为了避免同一个基类被不止一次地继承，而采用的一种特殊方式，它使得同一个基类在派生类中只保留一份拷贝。

在C++中，一个继承体系的内存布局由以下几个部分构成：

1. 对象本身的数据：即派生类中新增的成员变量。如果有多个派生类继承自同一个基类，那么每个派生类中都会有一份基类的数据。

2. 基类的数据：由于虚拟继承只会保留一份基类数据，所以在一个继承体系中，只有一个派生类中会保留基类的数据，其他派生类中只会保留一个指向基类数据的指针。

3. 虚拟函数表指针：每个派生类都会有一个虚拟函数表指针，它指向一个虚拟函数表。虚拟函数表是一个包含所有虚拟函数的指针的数组。

4. 基类的虚拟函数表指针：如果一个基类被虚拟继承，则在派生类中会保留一个指向基类虚拟函数表的指针。

现在让我们看一个例子，假设我们有以下的继承体系：


class Base {
public:
  virtual void function1();
};
class VirtualBase {
public:
  virtual void function2();
};
class Derived1 : public virtual Base, public VirtualBase
public:
  int member1;
;
class Derived2 : public virtual Base, public VirtualBase
public:
  int member2;
;

在这个例子中，我们定义了一个基类Base和一个虚拟基类VirtualBase。然后我们定义了两个派生类Derived1和Derived2，它们继承自Base和VirtualBase，并采用虚拟继承。

如果我们在Derived1中创建一个对象，它的内存布局将如下所示：


-----------------
| member1    |
-----------------
| Base data   |
-----------------
| virtual Base vftable pointer |
-----------------
| VirtualBase data |
-----------------
| virtual VirtualBase vftable pointer |
-----------------

第一部分是成员变量member1。第二部分是Base类的数据，因为它是虚拟继承的。第三部分是指向Base类虚拟函数表的指针。第四部分是VirtualBase类的数据，因为它也是虚拟继承的。第五部分是指向VirtualBase类虚拟函数表的指针。

相似地，在Derived2中创建一个对象的内存布局将如下所示：


-----------------
| member2    |
-----------------
| Base data   |
-----------------
| virtual Base vftable pointer |
-----------------
| VirtualBase data |
-----------------
| virtual VirtualBase vftable pointer |
-----------------

与Derived1的内存布局相比，它的成员变量是member2，但其余部分完全相同。

总结来说，C++虚拟继承使得同一个基类在派生类中只保留一份拷贝，可以有效地解决多继承中的一些问题。在一个继承体系中，虚拟继承所产生的内存布局由对象本身的数据、基类的数据、虚拟函数表指针和基类的虚拟函数表指针构成。了解C++虚拟继承的内存布局是非常重要的，可以帮助程序员编写高效、优化的代码。

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