本周面向?qū)ο笳n程課程討論了單繼承下的C++對(duì)象模型集乔、動(dòng)態(tài)綁定的實(shí)現(xiàn)以及內(nèi)存管理相關(guān)的知識(shí)。本文在該基礎(chǔ)上探討C++多重繼承的對(duì)象模型以及g++實(shí)現(xiàn)多態(tài)的幾個(gè)底層細(xì)節(jié)需纳。本文所有的討論基于以下圖示的類關(guān)系圖误算。
1 對(duì)象模型
1.1 單繼承
單繼承的對(duì)象模型，侯老師在課程已經(jīng)詳細(xì)介紹過了妻率，這里做個(gè)小記。我們使用類關(guān)系圖的左上角展示的繼承關(guān)系作為討論依據(jù)板祝。繼承關(guān)系的代碼如下
class Apple:public Fruit{}
對(duì)象內(nèi)存布局如下：
1.2 多重繼承
C++標(biāo)準(zhǔn)允許類進(jìn)行多重繼承宫静，我們可以通過指定多個(gè)繼承標(biāo)識(shí)符來實(shí)現(xiàn)多重繼承。語法為
class drived:public baseclass, protected baseclass2, private baseclass3,...
那么，多重繼承下孤里，類的對(duì)象模型是怎樣的呢伏伯？我們通過編寫程序打印類各個(gè)成員的地址來觀察類的內(nèi)存布局，進(jìn)而總結(jié)出類的對(duì)象模型捌袜。類的繼承代碼（完整代碼在文末提供）如下：
class Fruit{}
class Apple:public Fruit{}
class Banana:public Fruit{}
class Banale:public Apple,public Banana{}
程序的輸出結(jié)果為：
====================
Fruit::no :0x6ffec4
Fruit::weight :0x6ffec8
Fruit::key :0x6ffed0
Fruit::Fruit()
Apple::size :0x6ffed4
Apple::type :0x6ffed8
Apple::Apple()
Fruit::no :0x6ffee4
Fruit::weight :0x6ffee8
Fruit::key :0x6ffef0
Fruit::Fruit()
Banana::type :0x6ffef4
Banana::Banana()
VirtualBanana::slot :0x6ffef8
VirtualBanana :0x6ffec0
====================
通過對(duì)打印的結(jié)果進(jìn)行整理说搅，我們得到了VirtualBanana類中數(shù)據(jù)成員以及虛指針的內(nèi)存布局：
從內(nèi)存布局中，我們發(fā)現(xiàn)虏等，多重繼承下存在兩個(gè)虛指針弄唧，一個(gè)是VirtualBanana和Fruit類公用的虛指針vptr，一個(gè)是父類Fruit類使用的vptr霍衫，那么為何需要兩個(gè)虛指針呢套才？我們看下面這段代碼:
VirtualBanana vb;
Banana *pb = &vb;
pb->process();
Apple *pa = &vb;
pa->process();
我們?cè)趯?shí)際的編程需求中可能會(huì)像上述代碼那樣使用vb。使用兩個(gè)虛指針我們就可以很方便的通過基類的指針來訪問基類對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)成員（參考內(nèi)存布局）慕淡，同時(shí)也方便編譯器進(jìn)行this指針調(diào)整。
1.3 多重虛擬繼承
非虛擬的多重繼承存在一個(gè)問題沸毁，子類可能包含多個(gè)共同基類的副本峰髓，這樣會(huì)導(dǎo)致二義性。因此息尺，我們需要虛繼承携兵，虛繼承只保留基類的一個(gè)副本。虛擬繼承的語法為
class drived:public virtual base1, virtual public base2, ...
那么多重虛擬繼承的對(duì)象模型是怎樣的呢?我們采用和上一小節(jié)一樣的方法來得出結(jié)果搂誉。類的繼承關(guān)系如下：
class Fruit{}
class Apple:public virtual Fruit{}
class Banana:public virtual Fruit{}
class Banale:public Apple,public Banana{}
實(shí)驗(yàn)輸出結(jié)果如下：
====================
Fruit::no :0x6ffeec
Fruit::weight :0x6ffef0
Fruit::key :0x6ffef8
Fruit::Fruit()
Apple::size :0x6ffed4
Apple::type :0x6ffed8
Apple::Apple()
Banana::type :0x6ffee0
Banana::Banana()
VirtualBanana::slot :0x6ffee4
VirtualBanana :0x6ffed0
====================
通過對(duì)打印的結(jié)果進(jìn)行整理徐紧，我們得到了VirtualBanana類中數(shù)據(jù)成員以及虛指針的內(nèi)存布局：
在這個(gè)實(shí)例中，基類（Fruit）通過virtual繼承過來的炭懊，因此只有一個(gè)備份并级；而Banana和Apple采用普通的方式繼承過來的，因此Apple和Banana的內(nèi)存布局和非虛擬繼承的內(nèi)存布局是一致的侮腹。
2.參考
1.關(guān)于內(nèi)存布局的信息可以參閱http://blog.csdn.net/haoel/article/details/3081385
