1.虚继承

虚继承 是面向对象编程中的一种技术，是指一个指定的基类，在继承体系结构中，将其成员数据实例共享给也从这个基类型直接或间接派生的其它类。

　　虚拟继承是多重继承中特有的概念。虚拟基类是为解决多重继承而出现的。  下图可以看出虚基类和非虚基类在多重继承中的区别    　　那么为什么要引入虚拟继承呢？  　　我们已经剖析了一般非虚基类的多重继承得到的派生类的对象模型，那么看看下面的代码会输出什么

#include <iostream> using namespace std; class B { public: B() { cout << "B" << endl; } ~B() { cout << "~B()" << endl; } int b; }; class C1 :public B { public: C1() { cout << "C1()" << endl; } ~C1() { cout << "~C1()" << endl; } private: int c1; }; class C2 :public B { public: C2() { cout << "C2()" << endl; } ~C2() { cout << "~C2()" << endl; } private: int c2; }; class D :public C1, public C2 { public: D() { cout << "D()" << endl; } ~D() { cout << "~D()" << endl; } void FunTest() { b = 10; } private: int d; }; int main() { D d; d.FunTest(); return 0; } 123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869 123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869

编译出错，输出

Error 1 error C2385: ambiguous access of 'b' e:\demo\继承\blog\project1\project1\source.cpp 58 1 Project1 2 IntelliSense: "D::b" is ambiguous e:\DEMO\继承\blog\Project1\Project1\Source.cpp 58 3 Project1 123 123

编译器报错为：不明确的b，即编译器无法分清到底b是继承自C1的还是继承自C2的。  　　解决上面由于菱形继承而产生二义性与数据冗余的问题，需要用到虚继承。  　　虚继承的提出就是为了解决多重继承时，可能会保存两份副本的问题，也就是说用了虚继承就只保留了一份副本，但是这个副本是被多重继承的基类所共享的，该怎么实现这个机制呢？  下面我来一步一步的分析这个问题：  1.类中不加数据成员  看下面的代码：

#include <iostream> using namespace std; class B //基类 { public: B() { cout << "B" << endl; } ~B() { cout << "~B()" << endl; } }; class C1 :virtual public B { public: C1() { cout << "C1()" << endl; } ~C1() { cout << "~C1()" << endl; } }; class C2 :virtual public B { public: C2() { cout << "C2()" << endl; } ~C2() { cout << "~C2()" << endl; } }; class D :public C1, public C2 { public: D() { cout << "D()" << endl; } ~D() { cout << "~D()" << endl; } }; int main() { cout << sizeof(B) << endl; cout << sizeof(C1) << endl; cout << sizeof(C2) << endl; cout << sizeof(D) << endl; return 0; } 123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960 123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960

输出为：    我们分析一下结果：

class B //基类 { public: B() { cout << "B" << endl; } ~B() { cout << "~B()" << endl; } }; 123456789101112 123456789101112

　　首先，基类中除了构造函数和析构函数没有其他成员了，所以

sizeof(B) = 1; 1 1

　　有的初学者可能会问为什么为1，首先类在内存中的存储是这样的：  如果有一个类B

class B { public: int b; void fun(); }; int Test() { B b1,b2,b3; } 12345678910 12345678910

那么在内存中模型如下图    　　所以成员函数是单独存储，并且所有类对象公用的。  　　那么有人可能要说那sizeof（B）为什么不为0，那是因为编译器要给对象一个地址，就需要区分开所有的类对象，1只是一个占位符，表示这个对象存在，并且让编译器给这个对象分配地址。  　　现在sizeof（B）的问题解决，下面看C1与C2

class C1 :virtual public B { public: C1() { cout << "C1()" << endl; } ~C1() { cout << "~C1()" << endl; } }; class C2 :virtual public B { public: C2() { cout << "C2()" << endl; } ~C2() { cout << "~C2()" << endl; } }; 123456789101112131415161718192021222324 123456789101112131415161718192021222324

　　由于C1与C2都是虚拟继承，故会在C1，C2内存起始处存放一个vbptr，为指向虚基类表的指针。  　　那么这个指针vbptr指向什么呢？  　　我们在main函数中生成一个C1类对象c1

int main() { C1 c1; return 0; } 12345 12345

在内存中查看c1究竟存了什么    　　由上图我们可以看出，c1占了四个字节，存了一个指针变量，指针变量的内容就是c1的vbptr指向的虚基类表的地址。  　　那我们去c1.vbptr指向的虚基类表中查看下究竟存了什么。

  可以看到，这个虚基类表有八个字节，分别存的为0和4。  　　那么0和4代表的都是什么呢？  　　 虚基类表存放的为两个偏移地址，分别为0和4。

　　其中0表示c1对象地址相对于存放vptr指针的地址的偏移量  　　　　可以用&c1->vbptr_c1表示。

　　其中vptr指的是指向虚表的指针，而虚表是定义了虚函数后才有的，由于我们这里没有定义虚函数，当然也就没有vptr指针，所以偏移量为0.  　　4表示c1对象中基类对象部分相对于存放vbptr指针的地址的偏移量  　　可以用&c1(B)-&vbpt表示，其中&c1(B)表示对象c1中基类B部分的地址。  　　c2的内存布局与c1一样，因为C1，C2都是虚继承自B基类，且C1，C2都没有加数据成员。    现在大家都对

sizeof(C1) = 4; sizeof(C2) = 4; 12 12

　　没有什么疑虑了吧。  　　总结一下，因为C1，C2是虚继承自基类B，所以编译器会给C1，C2中生成一个指针vbptr指向一个虚基类表，即指针vbptr的值是虚基类表的地址。

　　而这个虚基类表中存储的是偏移量。  　　　　这个表中分两部分，第一部分存储的是对象相对于存放vptr指针的偏移量，可以用&(对象名)->vbptr_(对象名)来表示。对c1对象来说，可以用&c1->vbprt_c1来表示。

　　vptr指针是指向虚表的指针，而只有在类中定义了虚函数才会有虚表，因为我们这个例子中没有定义虚函数，所以没有vptr指针，所以第一部分偏移量均为0。  　　表的第二部分存储的是对象中基类对象部分相对于存放vbptr指针的地址的偏移量，我们知道在本例中基类对象与指针偏移量就是指针的大小。

在内存中看d究竟存了什么    如上图所示，d的内存中存了两个指针，我们进入指针存放的地址看里面究竟是什么：    如上图所示，d中存放了两个虚基类指针，每个虚基类表中存储了偏移量。  说了这么多，还是太抽象了。  现在看一下内存布局： 

2.类中加数据成员

　　上面我们剖析了不加数据成员的菱形继承，下面剖析一下加数据成员的，这样可以更清晰的看出内存布局

#include <iostream> using namespace std; class B { public: B() { cout << "B" << endl; } ~B() { cout << "~B()" << endl; } int b; }; class C1 :virtual public B { public: C1() { cout << "C1()" << endl; } ~C1() { cout << "~C1()" << endl; } int c1; }; class C2 :virtual public B { public: C2() { cout << "C2()" << endl; } ~C2() { cout << "~C2()" << endl; } int c2; }; class D :public C1, public C2 { public: D() { cout << "D()" << endl; } ~D() { cout << "~D()" << endl; } void fun() { b = 0; c1 = 1; c2 = 2; d = 3; } int d; }; int main() { cout << sizeof(B) << endl; cout << sizeof(C1) << endl; cout << sizeof(C2) << endl; cout << sizeof(D) << endl; D d; d.fun(); return 0; } 12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243444546474849505152535455565758596061626364656667686970717273 12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243444546474849505152535455565758596061626364656667686970717273

这次的输出为：    这次我们再剖析下各个类的输出大小

class C1 :virtual public B { public: C1() { cout << "C1()" << endl; } ~C1() { cout << "~C1()" << endl; } int c1; }; 12345678910111213 12345678910111213

　　首先C1,C2都是虚继承自基类B的，所以我就一起剖析了。  　　首先B占四个字节没有问题，因为B类中有int b数据成员，所以B类占四个字节。  　　那么C1，C2是虚继承自B类的，所以C1，C2的内存布局是相似的，在这里我只剖析一下C1。  　　我们在C1类中加一个Fun成员函数，为了更清楚的看到内存布局

class C1 :virtual public B { public: C1() { cout << "C1()" << endl; } ~C1() { cout << "~C1()" << endl; } void Fun() { b = 5; c1 = 6; } int c1; }; int main() { C1 c1; c1.Fun(); return 0; } 123456789101112131415161718192021222324 123456789101112131415161718192021222324

在main函数中生成对象c1，那么在内存中的c1是什么样呢？    我们通过vbptr指针进入c1的虚基类表中    由上面两图我们可以画出c1的内存布局    C2跟C1一样。  所以

sizeof(C1) == 12; sizeof(C2) == 12; 12 12

现在来看看D类的内存布局

class D :public C1, public C2 { public: D() { cout << "D()" << endl; } ~D() { cout << "~D()" << endl; } void fun()//fun()函数主要帮助我们看D类的内存布局 { b = 0;//基类数据成员 c1 = 1;//C1类数据成员 c2 = 2;//C2类数据成员 d = 3;//D类自己的数据成员 } int d; }; 1234567891011121314151617181920 1234567891011121314151617181920

我们进入内存中看d    可以看出，前四个字节是vbptr指针，然后是c1类，+另一个vbptr指针+c2类+D类数据成员d+基类B这样的结构  我们进入第一个vbptr指针中看    可得出偏移量分别为0（因为没有虚函数），0x14 == 20  再进入第二个vbptr指针中    可以看出偏移量分别为0（因为没有虚函数），0x0c == 12  好了，到这里我们可以画出D类的内存布局了    所以，

sizeof(D) == 24;