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C++中虚继承的作用及底层实现原理

2016-06-25 06:56 工业·编程 ⁄ 共 1176字 ⁄ 字号 暂无评论

虚继承和虚函数是完全无相关的两个概念。

虚继承是解决C++多重继承问题的一种手段,从不同途径继承来的同一基类,会在子类中存在多份拷贝。这将存在两个问题:其一,浪费存储空间;第二,存在二义性问题,通常可以将派生类对象的地址赋值给基类对象,实现的具体方式是,将基类指针指向继承类(继承类有基类的拷贝)中的基类对象的地址,但是多重继承可能存在一个基类的多份拷贝,这就出现了二义性。

 

虚继承可以解决多种继承前面提到的两个问题:

虚继承底层实现原理与编译器相关,一般通过虚基类指针和虚基类表实现,每个虚继承的子类都有一个虚基类指针(占用一个指针的存储空间,4字节)和虚基类表(不占用类对象的存储空间)(需要强调的是,虚基类依旧会在子类里面存在拷贝,只是仅仅最多存在一份而已,并不是不在子类里面了);当虚继承的子类被当做父类继承时,虚基类指针也会被继承。

 

实际上,vbptr指的是虚基类表指针(virtual base table pointer),该指针指向了一个虚基类表(virtual table),虚表中记录了虚基类与本类的偏移地址;通过偏移地址,这样就找到了虚基类成员,而虚继承也不用像普通多继承那样维持着公共基类(虚基类)的两份同样的拷贝,节省了存储空间。

 

在这里我们可以对比虚函数的实现原理:他们有相似之处,都利用了虚指针(均占用类的存储空间)和虚表(均不占用类的存储空间)。

虚基类依旧存在继承类中,只占用存储空间;虚函数不占用存储空间。

虚基类表存储的是虚基类相对直接继承类的偏移;而虚函数表存储的是虚函数地址。

 

补充:

1、D继承了B,C也就继承了两个虚基类指针

2、虚基类表存储的是,虚基类相对直接继承类的偏移(D并非是虚基类的直接继承类,B,C才是)

#include<iostream> 
using namespace std; 
 
class A  //大小为4 

public: 
    int a; 
}; 
class B :virtual public A  //大小为12,变量a,b共8字节,虚基类表指针4 

public: 
    int b; 
}; 
class C :virtual public A //与B一样12 

public: 
    int c; 
}; 
class D :public B, public C //24,变量a,b,c,d共16,B的虚基类指针4,C的虚基类指针 

public: 
    int d; 
}; 
 
int main() 

    A a; 
    B b; 
    C c; 
    D d; 
    cout << sizeof(a) << endl; 
    cout << sizeof(b) << endl; 
    cout << sizeof(c) << endl; 
    cout << sizeof(d) << endl; 
    system("pause"); 
    return 0; 
}
 

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