C++ 虚拟继承内存布局

Posted 2023-02-22

【中文标题】C++ 虚拟继承内存布局

【英文标题】：C++ Virtual Inheritance Memory Layout

【发布时间】：2015-09-01 10:04:57

【问题描述】：

虚拟继承内存布局

我试图通过虚拟继承和 vTables/vPtrs 完全了解内存中发生的事情以及其他情况。

我有两个我编写的代码示例，我完全理解它们为什么起作用，但是我只是想确保我对对象内存布局有正确的想法。

Here是图中的两个例子，我只是想知道我对所涉及的内存布局的想法是否正确。

示例 1：

class Top  public: int a;  ;
class Left : public virtual Top   public: int b; ;
class Right : public virtual Top  public: int c; ;
class Bottom : public Left, public Right  public:  int d; ;

示例 2：

同上，但有：

class Right : public virtual Top 
public:
    int c;
    int a;  // <======= added this
;

【问题讨论】：

一个好的起点是the itanium abi，因为这都是特定于实现的

@Mgetz 有点不确定为什么你会建议从 Itanium ABI 开始，当 x86 或 amd64 ABI 在统计上更有可能与原始问题相关 - 或者我可能遗漏了一些东西确定安腾平台的问题...？

@twalberg 因为安腾 ABI 甚至在 X86-64 for c++ 上也被用作标准 ABI

Virtual tables and memory layout in multiple virtual inheritance的可能重复

您的问题似乎自相矛盾：Top 应该是多态的吗？

【参考方案1】：

C++ 标准对对象布局没有多说。虚拟函数表 (vtables) 和虚拟基指针甚至不是标准的一部分。所以问题和答案只能说明可能的实现。

快速浏览一下您的绘图似乎显示了正确的布局。

您可能会对这些进一步的参考资料感兴趣：

Multiple Inheritance Considered Useful ddj 一篇关于多继承和虚继承情况下布局的文章。

Microsoft patent 描述了 vfptr（虚拟函数表，又名 vtables）和 vbptr（虚拟基础指针）的使用。

编辑：Bottom 是否继承 Right::a 或 Left::a ？

在您的测试 2 中，Right 和 Left 共享同一个共同父级 Top。所以Bottom中只有一个子对象Top，因此，只有一个相同的Top::a。

有趣的是，您在测试 2 中在 Right 中引入了成员 a。这是一个a，它不同于继承自Top 的a。它是一个独特的成员，只是“巧合”地与另一个成员同名。因此，如果您通过Right 访问a，Right::a 将隐藏Top::a（顺便说一下，Bottom::Top::a、Right::Top::a、Left::Top::a）。在这种情况下，bottom.a 表示 Right::a，不是因为对象布局，而是因为名称查找（和隐藏）规则。而且这不依赖于实现：它是标准且可移植的。

这里有一个变体供您的测试 2 演示情况：

int main() 
    Bottom bottom; 
    bottom.a = 7; 
    cout << bottom.Top::a << endl << bottom.Left::Top::a << endl;
    cout << bottom.Right::Top::a << endl << bottom.Left::a << endl;
    cout << bottom.Right::a << endl <<endl;
    bottom.Right::a = 4; 
    bottom.Left::a = 3; 
    cout << bottom.Top::a << endl << bottom.Left::Top::a << endl;
    cout << bottom.Right::Top::a << endl << bottom.Left::a << endl;
    cout << bottom.Right::a << endl <<endl;

    cout << "And the addresses are: " << endl; 
    cout << " Bottom:       " << (void*)&bottom << endl; 
    cout << " Top:          " << (void*)static_cast<Top*>(&bottom) << endl;
    cout << " Left:         " << (void*)static_cast<Left*>(&bottom) << endl;
    cout << " Right:        " << (void*)static_cast<Right*>(&bottom) << endl;
    cout << " Top::a:       " << (void*)&bottom.Top::a << endl;
    cout << " Left::Top::a: " << (void*)&bottom.Left::Top::a << endl;
    cout << " Right::Top::a:" << (void*)&bottom.Right::Top::a << endl;
    cout << " Left::a:      " << (void*)&bottom.Left::a << endl;
    cout << " Rigth::a:     " << (void*)&bottom.Right::a << endl;
; 

【讨论】：

非常感谢。不过，关于测试 2 中底部的布局的问题 - Bottom 是否仅继承 Right::a，因为它是最近被覆盖的，还是继承了两者，并使用一些逻辑来确定哪一个应该用作 bottom.a？非常感谢

@DomFarolino 我已经编辑了我的答案以澄清这方面。

啊好吧，我知道声明Right::a 会使Bottom.a = Right::a 是因为它是最近被覆盖的属性。因此，Bottom.Top::a、Bottom.Right::Top::a 和Bottom.Left::Top::a 与Bottom.a 和Bottom::Right::a 不同，但是我不知道这是否仅仅是因为名称查找还是与内存布局有关。有空我会看看你的例子

@DomFarolino 只有虚函数可以被覆盖。

@DomFarolino 隐藏数据成员？