面试常见题之虚函数及底层的实现

一.菱形对象模型（成员函数+虚函数的覆盖）

class AA{public:    virtual void fun1()    {        cout << "AA::fun1()" << endl;    }public:    int _aa;};class BB :public AA{public:    virtual    void fun1()    {        cout << "BB::fun1()" << endl;    }public:    int _bb;};class CC :public AA{public:    virtual    void fun1()    {        cout << "CC::fun1()" << endl;    }public:    int _cc;};class DD :public BB, public CC{public:    virtual    void fun1()    {        cout << "DD::fun1()" << endl;    }public:    int _dd;};int main(){    DD d;    d.BB::_aa = 1;    d.CC::_aa = 2;    d._bb = 3;    d._cc = 4;    d._dd = 5;cout << sizeof(d) << endl;    system("pause");    return 0;}

前面也提到过，菱形继承会存在数据的冗余和二义性。那如果加上虚函数结果会怎样呢？

我们知道有虚表指针存放虚函数的地址；我们再从内存的角度观察一下：

观察结果：

我们画出菱形的对象模型如下：

现在我们再来分析内存为什么是28个字节，BB对象中有一个虚表指针_vfptr存放重写派生类DD::fun1()虚函数的地址，BB的对象中还有从派生类AA继承的整形_aa和自己类中的_bb;CC的对象中有一个虚表指针_vfptr 重写了派生类DD::fun1()的虚函数的地址，以及自己从基类集成的_aa；DD的对象中只有自己类中的_dd。这样我们就很容易搞明白28个字节的原因了。

二.菱形虚继承（虚函数的重写）

#include<iostream>using namespace std;class AA{public:    virtual void fun1()    {        cout << "AA::fun1()" << endl;    }public:    int _aa;};class BB :virtual public AA{public:    virtual    void fun1()    {        cout << "BB::fun1()" << endl;    }    virtual    void fun2()    {        cout << "BB::fun2()" << endl;    }public:    int _bb;};class CC :virtual public AA{public:    virtual    void fun1()    {        cout << "CC::fun1()" << endl;    }    virtual    void fun2()    {        cout << "CC::fun2()" << endl;    }public:    int _cc;};class DD :public BB, public CC{public:    virtual    void fun1()    {        cout << "DD::fun1()" << endl;    }    virtual    void fun2()    {        cout << "DD::fun2()"<< endl;    }public:    int _dd;};int main(){    DD d;    d.BB::_aa = 1;    d.CC::_aa = 2;    d._bb = 3;    d._cc = 4;    d._dd = 5;    cout << sizeof(d) << endl;    system("pause");    return 0;}

但是结果是36，我们再从监视窗口来看，

我们看到有两个虚表指针，有两层意思，第一层派生类的虚函数BB::fun2()重写了基类的虚函数AA::fun2().，第二层派生类DD::fun2()有重写了虚函数BB::fun2()。

我们再画出菱形对象的模型如下：

来分析内存的大小为什么是36，对象BB我们可以理解有三部分组成，一个虚表指针存放虚函数DD::fun2()的地址，一个虚基址指针用来存放BB对象的偏移量，整型_bb对象CC也有三部分组成，一个虚表指针存放虚函数DD::fun2()的地址，一个 虚基表指针存放CC对象的偏移量，以及整形_cc。对象DD只有整形_dd，对象AA有两部分虚表指针和整形_aa.

三.总结

虚函数的作用：虚函数的重写是实现多态的条件，通过虚表指针调用相应的函数实现。

虚继承的作用：

1.解决菱形继承的二义性和数据冗余的问题，

2.底层实现原理与编译器相关，一般通过虚基类 指针实现，即各对象中只保存一份父类的对象，多继承时通过虚基类指针引用该公共对象，从而避 免菱形继承中的二义性问题。

对象模型前面也有介绍http://blog.csdn.net/f2016913/article/details/55292948

以及菱形继承http://blog.csdn.net/f2016913/article/details/55225939