虚继承和虚函数对C++对象内存模型造成的影响 类/对象的大小

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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

只出现虚继承的情况

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)

#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)
{
      cout<<sizeof (BB)<< endl;
      cout<<sizeof (B1)<< endl;
      cout<<sizeof (DD)<< endl;

      B1 b1 ;
      int** p ;

      cout<<&b1 <<endl;
      cout<<&b1 .bb_<< endl;
      cout<<&b1 .b1_<< endl;

      p = (int **)&b1;
      cout<<p [0][0]<<endl;
      cout<<p [0][1]<<endl;

      DD dd ;
      cout<<&dd <<endl;
      cout<<&dd .bb_<< endl;
      cout<<&dd .b1_<< endl;
      cout<<&dd .b2_<< endl;
      cout<<&dd .dd_<< endl;
      p = (int **)&dd;
      cout<<p [0][0]<<endl;
      cout<<p [0][1]<<endl;
      cout<<endl ;
      cout<<p [2][0]<<endl;
      cout<<p [2][1]<<endl;

      BB* pp ;

      pp = &dd ;
      dd.bb_ = 10; //对象的内存模型在编译时就已经确定了，否则无法定义类的对象，因为要开辟内存
      int base = pp-> bb_;     // 通过间接访问 (其实pp 已经偏移了20 )，这需要运行时的支持
      cout<<"dd.bb_=" <<base<< endl;

       return 0;
}

对象内存模型图
虚函数表
每一个虚继承对象，都有一个虚基类表指针。对象的内存模型在编译时就已经确定了，否则无法定义类的对象，因为要开辟内存。

只出现虚函数的情况

#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)
{
      cout<<sizeof (BB)<< endl;
      cout<<sizeof (B1)<< endl;
      cout<<sizeof (DD)<< endl;

      B1 b1 ;
      int** p ;

      cout<<&b1 <<endl;
      cout<<&b1 .bb_<< endl;
      cout<<&b1 .b1_<< endl;

      p = (int **)&b1;
      cout<<p [0][0]<<endl;
      cout<<p [0][1]<<endl;

      DD dd ;
      cout<<&dd <<endl;
      cout<<&dd .bb_<< endl;
      cout<<&dd .b1_<< endl;
      cout<<&dd .b2_<< endl;
      cout<<&dd .dd_<< endl;
      p = (int **)&dd;
      cout<<p [0][0]<<endl;
      cout<<p [0][1]<<endl;
      cout<<endl ;
      cout<<p [2][0]<<endl;
      cout<<p [2][1]<<endl;

      BB* pp ;

      pp = &dd ;
      dd.bb_ = 10; //对象的内存模型在编译时就已经确定了，否则无法定义类的对象，因为要开辟内存
      int base = pp-> bb_;     // 通过间接访问 (其实pp 已经偏移了20 )，这需要运行时的支持
      cout<<"dd.bb_=" <<base<< endl;

      return 0;
}

对象内存模型图
虚继承

继承类对象，先构造父类，再构造子类。

砖石继承

#include <iostream>
using namespace std;

class BB
{
public:
    virtual void vfbb()
    {
        cout << "BB:vfbb().." << endl;
    }
    int bb_;
};
class B1 : public BB
{
public:
    virtual void vfb1()
    {
        cout << "B1:vfb1().." << endl;
    }
    int b1_;
};
class B2 : public BB
{
public:
    virtual void vfb2()
    {
        cout << "B2:vfb2().." << endl;
    }
    int b2_;
};
class DD : public B1, public B2
{
public:
    virtual void vfdd()
    {
        cout << "DD:vfdd().." << endl;
    }
    int dd_;
};

typedef void (* FUNC)(void );

int main()
{
    cout << sizeof(BB) << endl;
    cout << sizeof(B1) << endl;
    cout << sizeof(DD) << endl;
    cout << endl;

    DD dd ;
    cout << &dd << endl;
    cout << &dd.B1::bb_ << endl;
    cout << &dd.B2::bb_ << endl;
    cout << &dd .b1_ << endl;
    cout << &dd .b2_ << endl;
    cout << &dd .dd_ << endl;
    cout << endl;

    B1 b ;
    int **p = (int **)& b;
    FUNC fun = (FUNC) p[0][0];
    fun();
    fun = (FUNC )p[0][1];
    fun();
    cout << endl ;

    p = (int **)&dd
    fun = (FUNC)p[0][0];
    fun();
    fun = (FUNC)p[0][1];
    fun();
    fun = (FUNC)p[0][2];
    fun();
    fun = (FUNC)p[3][0];
    fun();
    fun = (FUNC)p[3][1];
    fun();

    cout << endl;

    return 0;
}

对象内存模型图
砖石继承表

DD::vfdd的位置跟继承的顺序有关，如果DD先继承的是B2， 那么它将跟在B2::vfb2的下面。

如果派生类是从多个基类继承或者有多个继承分支（从所有根类开始算起），而其中若干个继承分支上出现了多态类，则派生类将从这些分支中的每个分支上继承一个vptr，编译器也将为它生成多个vtable，有几个vptr就生成几个vtable（每个vptr分别指向其中一个），分别与它的多态基类对应。

虚继承与虚函数同时出现

#include <iostream>
using namespace std;

class BB
{
public :
      virtual void vfbb()
     {
           cout<<"BB::vfbb" <<endl;
     }
      virtual void vfbb2()
     {
           cout<<"BB::vfbb2" <<endl;
     }
      int bb_ ;
};

class B1 : virtual public BB
{
public :
      virtual void vfb1()
     {
           cout<<"B1::vfb1" <<endl;
     }
      int b1_ ;
};

class B2 : virtual public BB
{
public :
      virtual void vfb2()
     {
           cout<<"B2::vfb2" <<endl;
     }
      int b2_ ;
};

class DD : public B1, public B2
{
public :
      virtual void vfdd()
     {
           cout<<"DD::vfdd" <<endl;
     }
      int dd_ ;
};

typedef void (* FUNC)(void);

int main (void)
{
      cout<<sizeof (BB)<< endl;
      cout<<sizeof (B1)<< endl;
      cout<<sizeof (DD)<< endl;

      BB bb ;
      int** p ;
      p = (int **)&bb;
      FUNC fun ;
      fun = (FUNC )p[0][0];
      fun();
      fun = (FUNC )p[0][1];
      fun();
      cout<<endl ;

      B1 b1 ;

      p = (int **)&b1;
      fun = (FUNC )p[0][0];
      fun();
      fun = (FUNC )p[3][0];
      fun();
      fun = (FUNC )p[3][1];
      fun();

      cout<<p [1][0]<<endl;
      cout<<p [1][1]<<endl;
      cout<<endl ;



      DD dd ;
      p = (int **)&dd;
      fun = (FUNC )p[0][0];
      fun();
      fun = (FUNC )p[0][1]; // DD::vfdd 挂在 B1::vfb1的下面
      fun();
      fun = (FUNC )p[3][0];
      fun();
      fun = (FUNC )p[7][0];
      fun();
      fun = (FUNC )p[7][1];
      fun();

      cout<<p [1][0]<<endl;
      cout<<p [1][1]<<endl;
      cout<<p [4][0]<<endl;
      cout<<p [4][1]<<endl;

      return 0;
}

对象内存模型图
同时存在继承表

如果没有虚继承，则虚函数表会合并，一个类只会存在一个虚函数表和一个虚函数表指针，同个类的对象共享，当然也不会有虚基类表和虚基类表指针的存在。但如果是钻石继承，那么是会存在两份虚函数表和两份虚函数表指针的。