c++ - 为什么两个指针值不相同？

Question

引用 Effective C++，Scott Meyer，第 3 版，第 27 项

class Base { ... };
class Derived: public Base { ... };
Derived d;
Base *pb = &d; // implicitly convert Derived* ⇒ Base*

Here we’re just creating a base class pointer to a derived class object, but sometimes, the two pointer values will not be the same. When that’s the case, an offset is applied at runtime to the Derived* pointer to get the correct Base* pointer value.

为什么两个指针值不一样？如果是因为子对象和父对象在内存中是如何布局的，那么后面的downcast是如何工作的？

Answer 1

这在使用多重继承时总是会发生。

class Base1 { int a; };
class Base2 { double b };
class Derived : public Base1, public Base2 { ... };

Derived d;
Base1* pb1 = &d;
Base2* pb2 = &d;

现在 &d 不可能等于 both pb1 和 pb2，否则 pb1 等于 pb2，这是不可能的，因为不相关类型的两个不同的非空对象必须占用不同的内存区域。因此，至少在一种情况下必须应用非零偏移。

在大多数具有单一继承的实现中，偏移量为零，但标准没有强制要求。

事实上，典型的实现会简单地将基础对象布置在派生对象的开头:

 ++-----++
 ||Base ||
 |+-----+|
 |Derived|
 +-------+

但是当有多个基地时，一开始只能走一个:

 ++-----++
 ||Base1||
 |+-----+|
 ||Base2||
 |+-----+|
 |Derived|
 +-------+

向下转型之所以有效，是因为偏移量是固定的并且在编译时已知，因此在向上转型或向下转型时应用它都没有问题。

一个异常(exception)是虚拟继承。对于虚拟基，偏移量在编译时是未知的。通常，派生对象包含一个指向其虚基的内部隐藏指针，因此向上转型可以工作。但是 base 不知道它的派生对象在哪里，所以向下转换无法工作，并且是语言不允许的。