c++ - 基类中的虚拟继承和空虚表

Question

有这段代码:

#include <iostream>

class Base
{
   int x;
};

class Derived : virtual public Base
{
   int y;
};

int main()
{
    std::cout << sizeof(Derived) << std::endl; // prints 12
    return 0;   
}

我读到当某个类被虚拟继承时，会为类 Derived 创建空 vtable，因此内存布局如下:

Derived::ptr to empty vtable
Derived::y
Base::x

它是 12 个字节。问题是 - 如果没有任何虚拟方法，这个空 vtable 的目的是什么？它是如何使用的？

Answer 1

Derived需要一些方法来知道 Base 在哪里子对象是。对于虚拟继承，基类的相对位置相对于派生类的位置不是固定的:它可能位于整个对象中的任何位置。

考虑一个涉及菱形继承(钻石问题)的更典型的例子。

struct A
{
    int a;
};

struct B1 : virtual A
{
    int b1;
};

struct B2 : virtual A
{
    int b2;
};

struct C : B1, B2
{
    int c;
};

在这里，B1和 B2几乎来自 A , 所以在 C , 正好有一个 A子对象。两者 B1和 B2需要知道如何找到 A子对象(以便它们可以访问 a 成员变量，或者如果我们要定义它们，则可以访问 A 的其他成员)。

这就是 vtable 在这种情况下的用途:B1和 B2将有一个 vtable，其中包含 A 的偏移量子对象。

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为了演示编译器如何实现上述菱形继承示例，请考虑以下由 Visual C++ 11 开发人员预览版生成的类布局和虚拟表。

class A size(4):
        +---
 0      | a
        +---

class B1        size(12):
        +---
 0      | {vbptr}
 4      | b1
        +---
        +--- (virtual base A)
 8      | a
        +---

class B2        size(12):
        +---
 0      | {vbptr}
 4      | b2
        +---
        +--- (virtual base A)
 8      | a
        +---

class C size(24):
        +---
        | +--- (base class B1)
 0      | | {vbptr}
 4      | | b1
        | +---
        | +--- (base class B2)
 8      | | {vbptr}
12      | | b2
        | +---
16      | c
        +---
        +--- (virtual base A)
20      | a
        +---

和以下虚表:

B1::$vbtable@:
 0      | 0
 1      | 8 (B1d(B1+0)A)

B2::$vbtable@:
 0      | 0
 1      | 8 (B2d(B2+0)A)

C::$vbtable@B1@:
 0      | 0
 1      | 20 (Cd(B1+0)A)

C::$vbtable@B2@:
 0      | 0
 1      | 12 (Cd(B2+0)A)

请注意，偏移量是相对于 vtable 的地址的，并注意为 B1 生成的两个 vtables和 B2 C 的子对象, 偏移量不同。

(另请注意，这完全是一个实现细节——其他编译器可能会以不同方式实现虚函数和基类。此示例演示了一种实现方式，并且这种方式非常普遍。)