虚继承与空基类优化

首先介绍一下虚继承吧。

在虚继承下，对给定虚基类，无论该类在派生层次中作为虚基类出现多少次，只继承一个共享的基类子对象。共享的基类子对象称为虚基类

比如说，C++中的IO库类就是这样子的，istream和ostream虚继承于ios类，iostream类继承于istream类和ostream类，即

class istream : public virtual class ios{...}

class ostream : public virtual class ios{...}

class iostream: public istream, public ostream{...}

再举个可能比较容易理解的例子吧，比如说一个男是单眼皮，一个女的是有耳垂的，那么两个人生下来的孩子可能是单眼皮和有耳垂的，但总不可能有四只手或者四条腿吧——有一个虚基类”人“。

接下来先看个例子，运行环境是vs2013

#include<iostream>#include <cmath>#include<string>using namespace std;class X{};class Y : public virtual X{ virtual void fun(){}; char c; };class Z : public X{ virtual void fun(){}; char c; };class A : public Y, public Z{};int main(){cout << sizeof(X) << " " << sizeof(Y) << " "  << sizeof(Z) << " " << sizeof(A) << endl;getchar();return 0;}

输出结果是1 12 8 24

首先解释一下为什么sizeof(X)会是1。C++标准规定，空类必须拥有非零的大小以保持对象的本质。考虑下面的代码：

class EmptyClass{};

EmptyClass arr[20];

arr的大小显然不可能为0。一般来说，编译器安插进去的是一个字节大小。这使得这一class的两个objects得以在内存中配置独一无二的地址。

接下来先说一下sizeof(Z)吧，为什么是8呢？这就是所谓的空基类优化，即Empty Base Class Optimization。这不是C++标准规定的，但是大多数编译器都会这么做。

空基类一般用来声明类型定义和成员函数。

it's commonly used with the standard library allocators, to allow you to customize the memory allocation policy for a container without increasing the size of the container (since C++03 allocators have to be stateless) 

StackOverflow网站上有人如此回答空基类优化的作用。可以参考：http://www.cantrip.org/emptyopt.html

而sizeof(Y)是12则是由于不同编译器对virtual base class的实现不同而导致的，在g++ 4.2.7下运行相同的程序，得出的结果是1 8 8 16

一般来说，实现的方式有两种：

第一种是microsoft编译器引入所谓的virtual base class table。如果一个class有一个或多个virtual base classes，就会由编译器安插一个指针，指向virtual base class table。真正的virtual base class的指针就放在这个table中；

第二种方法就是g++所使用的，是在virtual function table中放置virtual base class的offset。virtual function table可以由正值或者负值来索引。如果是正值，就是索引到virtual functions；如果是负值，则是索引到virtual base class offsets。

所以，vs2013输出的sizeof(Y)为什么比g++输出的多了4（剩下的8字节，4个是虚函数表，4个是因为char型字节对齐），就是因为class中多存了一个virtual base class table的指针。两种方法的思想实际上是一样的。

水平有限，如果上面说的有差错，欢迎指正。