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前言

在叙述c 虚继承之前，我先给大家抛出一个问题。例如现在有4个类，分别是class a, class b, class c, class d。它们的关系如下图。

如上如所示，class b和class c都继承class a；class d又继承class b和c。

我们用代码展示如下。

class a {public: void fun() { std::cout << "class a fun" << std::endl; } int data; };class b : public a { };class c : public a { };class d : public b, public c {};

如上面代码所示，当class b和class c都继承了class a。由单继承的原理我们可知，类b和类c中都继承了类a的成员变量data。所以类b的对象大小和类c的对象大小都为4。那么当类d

继承类b和类c，按照单继承的原理，派生类是要继承基类的public成员变量，因此类d的对象中会有来自类b的成员变量data，和类c的成员变量data。

因此，当实例化一个class d的时候，其对象的大小应该为8。其内存分布图为

但是呢，如果我们需要对data进行操作，我们可以直接写成下面这样吗？

d d; //实例化对象d.data = 100; //?可以这样吗？//我们用编译器编译后，报出了如下的错误。//error: request for member ‘data’ is ambiguous//表明我们使用的data是不明确的，模棱两可的

因为对象d中有2个data，如果我们只调用data，编译器是不知道我们到底要使用哪一个data。所以我们可以使用::(域限定符号)来表明我们要使用哪一个data。比如

d d;d.b::data = 100;d.c::data = 200;

貌似，我们好像已经解决了这个“二义性”的问题，但是深究这个二义性，其实更深层次的是因为公共基类a发生了两次实例化问题。

虚继承

一

虚继承的实现是在继承的时候加上关键字virtual。它的作用是只会在最后的派生类中将虚基类的构造函数调用一次，忽略虚基类的中间派生类对虚继承的构造函数的调用，从而保证虚基类的数据成员不会被初始化多次。

所以，通过虚继承，我们也能很好的解决多重继承下公共基类的多份拷贝问题.

例如

class a {public: void fun() { std::cout << "class a fun" << std::endl; } int data; };class b : virtual public a { };class c : virtual public a { };class d : public b, public c { };

如上面代码所示，class b和class c对class a使用了虚继承。那么当class d继承class b和c的时候，只能实例化一份class a的对象。所以d的对象中只有一份data数据。其内存分布如下

所以可以直接对类d的对象进行如下操作

d d;d.data = 100;std::cout << "data = " << data << std::endl; //100

注意

1. 虽然是虚基类，但是依然可以使用基类的指针或者引用来指向派生类的对象。

2. 虚继承只是解决了多重继承中公共基类被实例化多次的问题

二

虚继承下派生类的对象内存分布分析。

这一节是延续我之前写的《c 虚函数继承之对象内存分布》这篇文章，其实也是本篇文章的重点。

虚继承的派生类的内存布局与普通继承有很多不同，主要体现如下：

1. 虚继承的子类，如果本身定义了虚函数，则编译器会为其生成一个虚函数指针(vptr)及虚函数表。该vptr在对象内存的最前面。这里跟普通的继承就有区别了：普通的继承如果基类有虚函数，那么派生类会在基类的虚表之后继续扩展基类的虚表，与基类共用一个虚函数指针。

2. 虚继承的子类会单独保留基类的虚函数指针vptr和虚表。

总而言之，通过虚继承的子类会生成一个虚基类指针(vbptr)。虚基类表指针总在虚函数表指针之后。所以，如果一个类它是虚继承的子类并且它有自身的虚函数，那么虚基类指针便在虚函数指针之后，有一个指针大小的偏移量。如果该类没有虚函数，那么它的虚基类表指针在对象内存最前面。

虚基类表：虚基类指针指向的是虚基类表，虚基类表中也是存储有多条数据，不过与虚函数表不同的是，虚函数表中每个元素存储的是虚函数的地址，虚基类表中存储的是偏移值。第一个元素存储的是虚基类表指针(vbptr)所在地址到该类内存首地址的偏移值，由上面的分析我们可知，这个值要么是0(该类本身没有虚函数)，要么是-4(该类有虚函数)。虚基类表的第二个，第三个元素记录依次为该类的最左虚继承父类，次左虚继承父类...的内存地址相对于虚基类表指针的偏移值。我们可以通过下图加深理解。

接下来我们通过几个案例，来阐述一下虚继承后，派生类中的内存分布情况。

2.1 单虚拟继承

接下来我们通过几个案例，来阐述一下虚继承后，派生类中的内存分布情况。2.1 单虚拟继承

如上述代码所示，child虚继承类base。base类中有2个虚函数，child类中也有自身的虚函数，并且重写了base的fun1函数。

在64位系统下，sizeof(child)=32。具体的内存分布图如下。

由图可知。

1. child类的首地址存放的是child类自身的虚表指针，指向的是存放自身虚函数地址的虚函数表(vtable)。

2. 接着存放的是虚基类指针，虚基类指针指向的是虚基类表，虚基类表中存放的是偏移值。第一个元素为虚基类指针相对于内存首地址的偏移值，第二个元素为虚继承的基类的内存与虚基类指针的偏移值。

3. 接着存放child类成员变量data

4. 接着存放基类base的虚表指针。虚表指针指向的虚表中，由于child类重写了fun1，所以虚函数表的信息也有所改变。

5. 最后存放基类base的成员变量data

2.2 多虚继承

class base1 {public: virtual void base1_fun1() { std::cout << "base1::base1_fun1" << std::endl; } virtual void base1_fun2() { std::cout << "base1::base1_fun2" << std::endl; } int base1_data;};class base2 {public: virtual void base2_fun1() { std::cout << "base2::base2_fun1" << std::endl; } virtual void base2_fun2() { std::cout << "base2::base2_fun2" << std::endl; } int base2_data; };class child : virtual public base1, virtual public base2 {public: void base1_fun1() override { std::cout << "child::base1_fun1" << std::endl; } void base2_fun1() override { std::cout << "child::base2_fun1" << std::endl; } virtual child_fun3() { std::cout << "child::child_fun3" << std::endl; } int child_data;};

如上述代码所示，类child虚继承类base1和类base2。并且类child重写了类base1和类base2的部分虚函数。

具体的内存分布图如下。不考虑内存对齐，只阐述各个元素的位置。

由上图可知，

1. child类实例化一个对象后，其对象内存首地址存放的是指向child类自身虚函数表的虚表指针

2. 接着放入虚基类指针，指向的是虚基类表。虚基类表中存放的是偏移值。第一个元素是虚基类指针与对象内存首地址之间的偏移值；第二个元素存放的是对象中base1(child先继承的基类)的首地址与虚基类指针的偏移值；第三个元素存放的是对象内存中base2(child第二继承的基类)的首地址与虚基类指针的偏移值

3. 接着存放的是子类的成员变量

4. 接着放入先继承的base1的虚表指针

5. 接着放入base1的成员变量

6. 接着放入后继承的base2的虚表指针

7. 最后放入base2的成员变量

2.3 菱形继承

菱形继承其实就是本篇文章最前面提的案例。

class a {public: virtual void fun1() { std::cout << "a::fun1" << std::endl; } int a_data;};class b : virtual public a {public: virtual void fun2() { std::cout << "b::fun2" << std::endl; } int b_data;};class c : virtual public a {public: virtual void fun3() { std::cout << "c::fun3" << std::endl; } int c_data;};class d : public b, public c {public: virtual void fun4() { std::cout << "d::fun4" << std::endl; } int d_data;};

如代码所示，类b和类c虚继承类a，类d公有实继承类b和类c，那么类d的对象内存分布图如下

由上图可知，因为类b和类c都虚继承了类a，由上面的案例可知，类b和类c中都有一个vbptr(虚基类指针),然后由于类d继承了类b和c，所以推断类d中有2个vbptr，分别来自类b和c。

并且由于类d是实继承，不同于虚继承，所以根据之前学习的继承原理，类d中的虚函数地址应该放在第一个继承的基类的虚函数表之后(扩展)。并且由于类a是被虚继承的，类a的数据在类d中只有一份，由类b和类c的虚基类指针，通过偏移量获取类a的数据。

总结

以上主要从菱形继承会产生的问题，到引出虚继承，以及简单从单虚继承，多虚继承，菱形虚继承这几个方面简单阐述了虚继承的实现，功能，以及虚继承后的类对象内存分布情况。

当然，本文只是简单分析了内存分布情况，并没有实际考虑内存对齐等情况，因此具体问题需要具体分析。

总之，c 是一门高深的语言，我们都不断的在学习的过程中，望共勉之。

上面如有概念错误之处，烦请指正，谢谢！

最后，喜欢的小伙伴麻烦点个赞和关注，以后定期会发一些更多的文章，谢谢！

总结

以上是ag凯发k8国际为你收集整理的内存首地址为1000h_c 虚继承，菱形继承，内存分布的全部内容，希望文章能够帮你解决所遇到的问题。

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