虚拟继承和多重继承中类对象的大小

╰半夏微凉° 2022-08-09 02:24 151阅读 0赞

菱形继承图示：

![20151007161454410][]

本实例以经典的菱形多重继承、虚继承为例，研究类对象的大小，假设有以下的虚继承实例代码：

<span style="font-size:14px;">class Point2d
    {
    public:
    	float _x,_y;
    };
    class Vertex : public virtual Point2d
    {
    public:
    	Vertex *next;
    };
    class Point3d : public virtual Point2d
    {
    public:
    	float _z;
    };
    class Vertex3d : public Vertex,public Point3d
    {
    public:
    	float mumble;
    };
    void main()
    {
    	cout << "Point2d: "<< sizeof(Point2d)<<endl;
    	cout << "Point3d: "<< sizeof(Point3d)<<endl;
    	cout << "Vertex: "<< sizeof(Vertex)<<endl;
    	cout << "Vertex3d: "<< sizeof(Vertex3d)<<endl;
    
    }</span>

本程序在VS2010下做测试，通过查看类 Vertex3d 类的内存布局如下：

![20151007153831581][]

从上图可以清晰的看到：sizeof(Vertex3d) = 28;

标号1处是 class Vetex内存布局，占用 8 字节空间，vbptr 是指向 virtual base Point2d 的指针；next是其自身的数据成员

标号2处是 class Point3d内存布局，占用 8字节空间，vbptr同样是指向 virtual base Point2d的指针，\_z是该类自身的数据成员

标号3处是 class Vertex3d自身的数据成员 mumble，由于上图就是class Vertex3d自身的布局图，大小是 28

标号4处是 class Point2d内存布局，占用8字节空间，\_x，\_y是该类自身的数据成员

可见，class Vertex3d 虚继承自 Vertex和Point3d，自身数据组成有四部分：

（1）Vertex,如上图标号1所示

（2）Point3d,如上图标号2所示

（3）自身的数据成员 mumble，如图标号3所示

（4）Point2d，如图标号4所示

在多层的虚继承中，最后继承的类（例如本例的Verted3d类），将重复继承的基类（Point2d）部分保留一份，它的上层基类（Vertex，Point3d）内部只是保留自身的数据成员和一个指向虚基类的指针。

如果在基类中加入虚函数，研究指向虚基类的指针和虚函数表指针是否会重合，代码如下：

class Point2d
    {
    public:
    	virtual void func(); //加入一个虚函数
    	float _x,_y;
    };
    class Vertex:public virtual Point2d
    {
    public:
    	Vertex *next;
    };
    class Point3d:public virtual Point2d
    {
    public:
    	float _z;
    };
    class Vertex3d:public Vertex,public Point3d
    {
    public:
    	float mumble;
    };
    void main()
    {
    	cout << "Point2d: "<< sizeof(Point2d)<<endl;
    	cout << "Point3d: "<< sizeof(Point3d)<<endl;
    	cout << "Vertex: "<< sizeof(Vertex)<<endl;
    	cout << "Vertex3d: "<< sizeof(Vertex3d)<<endl;
    
    }

class Vertex3d的内存布局：

![20151007160605636][]

class Vertex的内存布局：

![20151007160650597][]

总结：最初始的基类（例如.Point2d）的数据保留在最后继承的类（例如.Vertex3d）中，中间的类（例如.Vertex、Point3d）只是保留自身的数据和一个指向虚基类的指针而已。描述起来词不达意的感觉，详细请看《深入理解C++对象模型》

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[20151007153831581]: /images/20220731/88ec5c335f3d4b6682125ea78969b6e5.png
[20151007160605636]: /images/20220731/30c25035a35744cf93b1e0e7361fa5d6.png
[20151007160650597]: /images/20220731/a2c4c50ce5ba42958f8ff65a02230456.png