(虚)继承类的内存占用大小

(虚)继承类的内存占用大小
     首先，平时所声明的类只是一种类型定义，它本身是没有大小可言的。 因此，如果用sizeof运算符对一个类型名操作，那得到的是具有该类型实体的大小。
计算一个类对象的大小时的规律：
    1、空类、单一继承的空类、多重继承的空类所占空间大小为：1（字节，下同）；
    2、一个类中，虚函数本身、成员函数（包括静态与非静态）和静态数据成员都是不占用类对象的存储空间的；
    3、因此一个对象的大小≥所有非静态成员大小的总和； 
    4、当类中声明了虚函数（不管是1个还是多个），那么在实例化对象时，编译器会自动在对象里安插一个指针vPtr指向虚函数表VTable；
    5、虚承继的情况：由于涉及到虚函数表和虚基表，会同时增加一个（多重虚继承下对应多个）vfPtr指针指向虚函数表vfTable和一个vbPtr指针指向虚基表vbTable，这两者所占的空间大小为：8（或8乘以多继承时父类的个数）；
    6、在考虑以上内容所占空间的大小时，还要注意编译器下的“补齐”padding的影响，即编译器会插入多余的字节补齐；

    7、类对象的大小=各非静态数据成员（包括父类的非静态数据成员但都不包括所有的成员函数）的总和+ vfptr指针(多继承下可能不止一个)+vbptr指针(多继承下可能不止一个)+编译器额外增加的字节。

示例一：含有普通继承

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1. class A     
2. {     
3. };    
4.   
5. class B     
6. {  
7.     char ch;     
8.     virtual void func0()  {  }   
9. };   
10.   
11. class C    
12. {  
13.     char ch1;  
14.     char ch2;  
15.     virtual void func()  {  }    
16.     virtual void func1()  {  }   
17. };  
18.   
19. class D: public A, public C  
20. {     
21.     int d;     
22.     virtual void func()  {  }   
23.     virtual void func1()  {  }  
24. };     
25.   
26. class E: public B, public C  
27. {     
28.     int e;     
29.     virtual void func0()  {  }   
30.     virtual void func1()  {  }  
31. };  
32.   
33. int main(void)  
34. {  
35.     cout<<"A="<<sizeof(A)<<endl;    //result=1  
36.     cout<<"B="<<sizeof(B)<<endl;    //result=8      
37.     cout<<"C="<<sizeof(C)<<endl;    //result=8  
38.     cout<<"D="<<sizeof(D)<<endl;    //result=12  
39.     cout<<"E="<<sizeof(E)<<endl;    //result=20  
40.     return 0;  
41. }  

前面三个A、B、C类的内存占用空间大小就不需要解释了，注意一下内存对齐就可以理解了。
求sizeof(D)的时候，需要明白，首先VPTR指向的虚函数表中保存的是类D中的两个虚函数的地址，然后存放基类C中的两个数据成员ch1、ch2，注意内存对齐，然后存放数据成员d，这样4+4+4=12。
求sizeof(E)的时候，首先是类B的虚函数地址，然后类B中的数据成员，再然后是类C的虚函数地址，然后类C中的数据成员，最后是类E中的数据成员e，同样注意内存对齐，这样4+4+4+4+4=20。
示例二：含有虚继承

[cpp] view plain copy

1. class CommonBase  
2. {  
3.     int co;  
4. };  
5.   
6. class Base1: virtual public CommonBase  
7. {  
8. public:  
9.     virtual void print1() {  }  
10.     virtual void print2() {  }  
11. private:  
12.     int b1;  
13. };  
14.   
15. class Base2: virtual public CommonBase  
16. {  
17. public:  
18.     virtual void dump1() {  }  
19.     virtual void dump2() {  }  
20. private:  
21.     int b2;  
22. };  
23.   
24. class Derived: public Base1, public Base2  
25. {  
26. public:  
27.     void print2() {  }  
28.     void dump2() {  }  
29. private:  
30.     int d;  
31. };  

sizeof(Derived)=32，其在内存中分布的情况如下：

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1. class Derived size(32):  
2.      +---  
3.      | +--- (base class Base1)  
4.  | | {vfptr}  
5.  | | {vbptr}  
6.  | | b1  
7.      | +---  
8.      | +--- (base class Base2)  
9.  | | {vfptr}  
10.  | | {vbptr}  
11.  | | b2  
12.     | +---  
13.  | d  
14.     +---  
15.     +--- (virtual base CommonBase)  
16.  | co  
17.     +---  

示例3：

[cpp] view plain copy

1. class A  
2. {  
3. public:  
4.     virtual void aa() {  }  
5.     virtual void aa2() {  }  
6. private:  
7.     char ch[3];  
8. };  
9.   
10. class B: virtual public A  
11. {  
12. public:  
13.     virtual void bb() {  }  
14.     virtual void bb2() {  }  
15. };  
16.   
17. int main(void)  
18. {  
19.     cout<<"A's size is "<<sizeof(A)<<endl;  
20.     cout<<"B's size is "<<sizeof(B)<<endl;  
21.     return 0;  
22. }  

执行结果：A's size is 8
              B's size is 16
      说明：对于虚继承，类B因为有自己的虚函数，所以它本身有一个虚指针，指向自己的虚表。另外，类B虚继承类A时，首先要通过加入一个虚指针来指向父类A，然后还要包含父类A的所有内容。因此是4+4+8=16。

两种多态实现机制及其优缺点
除了c++的这种多态的实现机制之外，还有另外一种实现机制，也是查表，不过是按名称查表，是smalltalk等语言的实现机制。这两种方法的优缺点如下：
（1）、按照绝对位置查表，这种方法由于编译阶段已经做好了索引和表项(如上面的call *(pa->vptr[1]） )，所以运行速度比较快；缺点是：当A的virtual成员比较多（比如1000个），而B重写的成员比较少（比如2个），这种时候，B的vtableＢ的剩下的998个表项都是放Ａ中的ｖｉｒｔｕａｌ成员函数的指针，如果这个派生体系比较大的时候，就浪费了很多的空间。
比如：ＧＵＩ库，以ＭＦＣ库为例，ＭＦＣ有很多类，都是一个继承体系；而且很多时候每个类只是１，２个成员函数需要在派生类重写，如果用Ｃ＋＋的虚函数机制，每个类有一个虚表，每个表里面有大量的重复，就会造成空间利用率不高。于是ＭＦＣ的消息映射机制不用虚函数，而用第二种方法来实现多态，那就是：
（２）、按照函数名称查表，这种方案可以避免如上的问题；但是由于要比较名称，有时候要遍历所有的继承结构，时间效率性能不是很高。（关于ＭＦＣ的消息映射的实现，看下一篇文章）
３、总结：
如果继承体系的基类的virtual成员不多，而且在派生类要重写的部分占了其中的大多数时候，用Ｃ＋＋的虚函数机制是比较好的；
但是如果继承体系的基类的virtual成员很多，或者是继承体系比较庞大的时候，而且派生类中需要重写的部分比较少，那就用名称查找表，这样效率会高一些，很多的ＧＵＩ库都是这样的，比如ＭＦＣ，ＱＴ。
ＰＳ：其实，自从计算机出现之后，时间和空间就成了永恒的主题，因为两者在98%的情况下都无法协调，此长彼消；这个就是计算机科学中的根本瓶颈之所在。软件科学和算法的发展，就看能不能突破这对时空权衡了。呵呵。。
何止计算机科学如此，整个宇宙又何尝不是如此呢？最基本的宇宙之谜，还是时间和空间。

C++如何不用虚函数实现多态 
可以考虑使用函数指针来实现多态

[cpp] view plain copy

1. #include<iostream>  
2. using namespace std;  
3.   
4. typedef void (*fVoid)();  
5.   
6. class A  
7. {  
8. public:  
9.     static void test()  
10.     {  
11.         printf("hello A\n");  
12.     }  
13.   
14.     fVoid print;  
15.   
16.     A()  
17.     {  
18.         print = A::test;  
19.     }  
20. };  
21.   
22. class B : public A  
23. {  
24. public:  
25.     static void test()  
26.     {  
27.         printf("hello B\n");  
28.     }  
29.   
30.     B()  
31.     {  
32.         print = B::test;  
33.     }  
34. };  
35.   
36.   
37. int main(void)  
38. {  
39.     A aa;  
40.     aa.print();  
41.   
42.     B b;  
43.     A* a = &b;  
44.     a->print();  
45.   
46.     return 0;  
47. }