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民主与科学

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C++ 对象的内存布局(重复继承)  

2015-05-21 18:42:25|  分类: C和C++语言 |  标签: |举报 |字号 订阅

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原文:http://blog.csdn.net/haoel/article/details/3081385
下面,让我们来看看重复继承中C++对象的内存布局的情况,假设有下面这样一个类的继承关系。
所谓重复继承,也就是某个基类被间接地重复继承了多次。
 下图是一个继承图,我们重载了父类的f()函数。
 C++ 对象的内存布局(重复继承) - hubingforever - 民主与科学
 

 其类继承的源代码如下所示。其中,每个类都有两个变量,一个是整形(4字节),一个是字符(1字节),而且还有自己的虚函数,自己overwrite父类的虚函数。如子类D中,f()覆盖了超类的函数, f1() 和f2() 覆盖了其父类的虚函数,Df()为自己的虚函数。 

class B
{
    public:
        int ib;
        char cb;
    public:
        B():ib(0),cb('B') {}
 
        virtual void f() { cout << "B::f()" << endl;}
        virtual void Bf() { cout << "B::Bf()" << endl;}
};
class B1 :  public B
{
    public:
        int ib1;
        char cb1;
    public:
        B1():ib1(11),cb1('1') {}
 
        virtual void f() { cout << "B1::f()" << endl;}
        virtual void f1() { cout << "B1::f1()" << endl;}
        virtual void Bf1() { cout << "B1::Bf1()" << endl;}
 
};
class B2:  public B
{
    public:
        int ib2;
        char cb2;
    public:
        B2():ib2(12),cb2('2') {}
 
        virtual void f() { cout << "B2::f()" << endl;}
        virtual void f2() { cout << "B2::f2()" << endl;}
        virtual void Bf2() { cout << "B2::Bf2()" << endl;}
       
};
 
class D : public B1, public B2
{
    public:
        int id;
        char cd;
    public:
        D():id(100),cd('D') {}
 
        virtual void f() { cout << "D::f()" << endl;}
        virtual void f1() { cout << "D::f1()" << endl;}
        virtual void f2() { cout << "D::f2()" << endl;}
        virtual void Df() { cout << "D::Df()" << endl;}
       
};

我们用来存取子类内存布局的代码如下所示:(在VC++ 2003和G++ 3.4.4下)
    

typedef void(*Fun)(void);    
int** pVtab = NULL;
    Fun pFun = NULL;
 
    D d;
    pVtab = (int**)&d;
    cout << "[0] D::B1::_vptr->" << endl;
    pFun = (Fun)pVtab[0][0];
    cout << "     [0] ";    pFun();
    pFun = (Fun)pVtab[0][1];
    cout << "     [1] ";    pFun();
    pFun = (Fun)pVtab[0][2];
    cout << "     [2] ";    pFun();
    pFun = (Fun)pVtab[0][3];
    cout << "     [3] ";    pFun();
    pFun = (Fun)pVtab[0][4];
    cout << "     [4] ";    pFun();
    pFun = (Fun)pVtab[0][5];
    cout << "     [5] 0x" << pFun << endl;
   
    cout << "[1] B::ib = " << (int)pVtab[1] << endl;
    cout << "[2] B::cb = " << (char)pVtab[2] << endl;
    cout << "[3] B1::ib1 = " << (int)pVtab[3] << endl;
    cout << "[4] B1::cb1 = " << (char)pVtab[4] << endl;
 
    cout << "[5] D::B2::_vptr->" << endl;
    pFun = (Fun)pVtab[5][0];
    cout << "     [0] ";    pFun();
    pFun = (Fun)pVtab[5][1];
    cout << "     [1] ";    pFun();
    pFun = (Fun)pVtab[5][2];
    cout << "     [2] ";    pFun();
    pFun = (Fun)pVtab[5][3];
    cout << "     [3] ";    pFun();
    pFun = (Fun)pVtab[5][4];
    cout << "     [4] 0x" << pFun << endl;
 
    cout << "[6] B::ib = " << (int)pVtab[6] << endl;
    cout << "[7] B::cb = " << (char)pVtab[7] << endl;   
    cout << "[8] B2::ib2 = " << (int)pVtab[8] << endl;
    cout << "[9] B2::cb2 = " << (char)pVtab[9] << endl;
 
    cout << "[10] D::id = " << (int)pVtab[10] << endl;
    cout << "[11] D::cd = " << (char)pVtab[11] << endl;

 
程序运行结果如下:
 
 GCC 3.4.4 VC++ 2003
 [0] D::B1::_vptr->
     [0] D::f()
     [1] B::Bf()
     [2] D::f1()
     [3] B1::Bf1()
     [4] D::f2()
     [5] 0x1
[1] B::ib = 0
[2] B::cb = B
[3] B1::ib1 = 11
[4] B1::cb1 = 1
[5] D::B2::_vptr->
     [0] D::f()
     [1] B::Bf()
     [2] D::f2()
     [3] B2::Bf2()
     [4] 0x0
[6] B::ib = 0
[7] B::cb = B
[8] B2::ib2 = 12
[9] B2::cb2 = 2
[10] D::id = 100
[11] D::cd = D
 [0] D::B1::_vptr->
     [0] D::f()
     [1] B::Bf()
     [2] D::f1()
     [3] B1::Bf1()
     [4] D::Df()
     [5] 0x00000000
[1] B::ib = 0
[2] B::cb = B
[3] B1::ib1 = 11
[4] B1::cb1 = 1
[5] D::B2::_vptr->
     [0] D::f()
     [1] B::Bf()
     [2] D::f2()
     [3] B2::Bf2()
     [4] 0x00000000
[6] B::ib = 0
[7] B::cb = B
[8] B2::ib2 = 12
[9] B2::cb2 = 2
[10] D::id = 100
[11] D::cd = D
    
下面是对于子类实例中的虚函数表的图:
 C++ 对象的内存布局(重复继承) - hubingforever - 民主与科学
我们可以看见,最顶端的父类B其成员变量存在于B1和B2中,并被D给继承下去了。而在D中,其有B1和B2的实例,于是B的成员在D的实例中存在两份,一份是B1继承而来的,另一份是B2继承而来的。所以,如果我们使用以下语句,则会产生二义性编译错误:

 D d;
d.ib = 0;               //二义性错误
d.B1::ib = 1;           //正确
d.B2::ib = 2;           //正确

注意,上面例程中的最后两条语句存取的是两个变量。虽然我们消除了二义性的编译错误,但B类在D中还是有两个实例,这种继承造成了数据的重复,我们叫这种继承为重复继承。重复的基类数据成员可能并不是我们想要的。所以,C++引入了虚基类的概念。
 
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