C++的继承，多继承，虚继承的对象分布的总结

根据几篇博客C++对象模型，c++涉及继承和虚继承时的内存布局 ，C++ 对象的内存布局（上） 作了一些归纳和总结，留着备用吧。
讨论问题：

• 单继承内存布局？
• 单继承（虚继承，virtual继承）的布局？
• 多继承内存布局？
• 虚继承内存布局？

1、单继承（非虚继承）

先看单继承的例子：

#include<iostream>using namespace std;class Parent{    public:        int age;        Parent():age(10){}        virtual void f(){cout << "Parent::f()" << endl;}        virtual void g(){cout << "Parent::g()" << endl;}};class Child : public Parent{    public:        int num;        Child():num(6){}        virtual void f(){cout << "Child::f()" << endl;}        virtual void h(){cout << "Child::h()" << endl;}        virtual void gc(){cout << "Child::gc()" << endl;}};class GrandChild : public Child{    public:        int gpa;        GrandChild() : gpa(4){}        virtual void f(){cout << "GrandChild::f()" << endl;}        virtual void ggc(){cout << "GrandChild::ggc()" << endl;}        virtual void gc(){cout << "GrandChild::gc()" << endl;}};

单继承的内存分布：

单继承（非虚继承）基本上继承父类的 vptr，并且会将自己的类的虚函数直接添加在子类的vptr，是一种 “is A ”的关系，可以共用vptr，而且对象成员变量也相应的继承过来。

2、多继承

using namespace std;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 : virtual 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: virtual 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;}};

多继承的对象分布：

多继承也基本类似单继承，只不过多了几张虚函数表，位置是根据多继承声明的顺序。第一张虚表还安插自己类的虚函数。每个表后面就是继承子类的成员变量。很明显，如果多继承的基类有共同的 “基基类”，必然就有2份“基基类”成员

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3、虚继承

如果上面的多继承的基类（B1，B2）虚继承B，那么分布就是如下：

从图上可以看出，多了额外的一张虚表 就是 “基基类”的虚表，虚继承是一种“has A”的关系，不是is-a关系，会保存自己的一张虚表和成员，后续派生的数据成员也是只有一份。
注意：VS上，在B1和B2的 vptr和成员之间位置，会添加虚基类指针vbptr（可能是偏移地址或者直接地址），而clang和GCC没有，其他编译器实现不清楚，有些编译器可能将虚基类的偏移地址 安插到虚函数表指针中（正偏移为虚函数，负为虚基类）

虚继承B1和B2的对象分布

这里对于虚线框处，inside object C++ model 说对于虚基类会有一个 基类表指针，指向虚基类的偏移或者虚基类的地址，这里本人在实验的时候，并没有发现 vbptr,vs似乎会生成在vptr和成员变量之间。
棕色部分根据编译器实现而定，vs上似乎会生成（放在vptr和成员变量之间），gcc和clang没有这部分。

注意：VS上，在B1和B2的 vptr和成员之间位置，会添加虚基类指针vbptr（可能是偏移地址或者直接地址），而clang和GCC没有，其他编译器实现不清楚，有些编译器可能将虚基类的偏移地址 安插到虚函数表指针中（正偏移为虚函数，负为虚基类）

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测试代码：
机器在64位：指针为8bytes，而且按8bytes对齐方式

#include <iostream>using  namespace std;class Base{public:    virtual void f(){cout<<"Base::f()";}    virtual void g(){cout<<"Base::g()";}    virtual void h(){cout<<"Base::h()";}    long b=1;};class Base2:virtual Base{public:    virtual void f(){cout<<"Base2::f()";}    virtual void g(){cout<<"Base2::g()";}    virtual void gb2(){cout<<"Base2::gb2()";}    long b=2;};class Base3:virtual Base{public:    virtual void f(){cout<<"Base3::f()";}    virtual void g(){cout<<"Base3::g()";}    virtual void gb3(){cout<<"Base3::gb3()";}    long b=3;};class Derive:public Base2,public Base3{public:    virtual void f(){cout<<"Derive::f()";}    virtual void g(){cout<<"Derive::g()";}    virtual void gb4(){cout<<"Derive::gb4()";};    long b=20;};int main() {    //shit  这里是有8字节对齐，int类型存放也是8字节对齐/*    using  Fun= void (*)();    Fun fun= nullptr;    Derive d;    cout<< "虚函数表地址："<<(long *)&d<<endl;    cout<<"虚表-第一个函数地址："<<(long*)*(long*)&d<<endl;    //int* b=(int*)((long*)&d+3);  //b 地址（如果是int会进行补齐）    long*b=(long*)&d+1;    cout<<*b<<" "<<*(b+1)<<endl;    long **b2=(long**)((long*)&d+2);//函数表地址    fun=(Fun)b2[0][2];    fun();*/    using  Fun= void (*)();    Fun fun= nullptr;    Base2 b2;    long*b=(long*)&b2+3;    //cout<<*b<<" "<<*(b+1)<<endl;    long** f=(long**)((long*)&b2 + 4);    cout<< sizeof(b2);    return 0;}

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