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C++ 对象的内存布局(下)

2013年12月05日 ⁄ 综合 ⁄ 共 3595字 ⁄ 字号 评论关闭

C++ 对象的内存布局(下)

 

陈皓

http://blog.csdn.net/haoel

 

 

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重复继承

 

下面我们再来看看,发生重复继承的情况。所谓重复继承,也就是某个基类被间接地重复继承了多次。

 

下图是一个继承图,我们重载了父类的f()函数。

 


 

其类继承的源代码如下所示。其中,每个类都有两个变量,一个是整形(4字节),一个是字符(1字节),而且还有自己的虚函数,自己overwrite父类的虚函数。如子类D中,f()覆盖了超类的函数, f1() f2() 覆盖了其父类的虚函数,Df()为自己的虚函数。

 

class B

{

    public:

        int ib;

        char cb;

    public:

        B():ib(0),cb('B') {}

 

        virtual void f() { cout << "B::f()" << endl;}

        virtual void Bf() { cout << "B::Bf()" << endl;}

};

class B1 :  public B

{

    public:

        int ib1;

        char cb1;

    public:

        B1():ib1(11),cb1('1') {}

 

        virtual void f() { cout << "B1::f()" << endl;}

        virtual void f1() { cout << "B1::f1()" << endl;}

        virtual void Bf1() { cout << "B1::Bf1()" << endl;}

 

};

class B2:  public B

{

    public:

        int ib2;

        char cb2;

    public:

        B2():ib2(12),cb2('2') {}

 

        virtual void f() { cout << "B2::f()" << endl;}

        virtual void f2() { cout << "B2::f2()" << endl;}

        virtual void Bf2() { cout << "B2::Bf2()" << endl;}

       

};

 

class D : public B1, public B2

{

    public:

        int id;

        char cd;

    public:

        D():id(100),cd('D') {}

 

        virtual void f() { cout << "D::f()" << endl;}

        virtual void f1() { cout << "D::f1()" << endl;}

        virtual void f2() { cout << "D::f2()" << endl;}

        virtual void Df() { cout << "D::Df()" << endl;}

       

};

我们用来存取子类内存布局的代码如下所示:(在VC++ 2003G++ 3.4.4下)

    typedef void(*Fun)(void);

    int** pVtab = NULL;

    Fun pFun = NULL;

 

    D d;

    pVtab = (int**)&d;

    cout << "[0] D::B1::_vptr->" << endl;

    pFun = (Fun)pVtab[0][0];

    cout << "     [0] ";    pFun();

    pFun = (Fun)pVtab[0][1];

    cout << "     [1] ";    pFun();

    pFun = (Fun)pVtab[0][2];

    cout << "     [2] ";    pFun();

    pFun = (Fun)pVtab[0][3];

    cout << "     [3] ";    pFun();

    pFun = (Fun)pVtab[0][4];

    cout << "     [4] ";    pFun();

    pFun = (Fun)pVtab[0][5];

    cout << "     [5] 0x" << pFun << endl;

   

    cout << "[1] B::ib = " << (int)pVtab[1] << endl;

    cout << "[2] B::cb = " << (char)pVtab[2] << endl;

    cout << "[3] B1::ib1 = " << (int)pVtab[3] << endl;

    cout << "[4] B1::cb1 = " << (char)pVtab[4] << endl;

 

    cout << "[5] D::B2::_vptr->" << endl;

    pFun = (Fun)pVtab[5][0];

    cout << "     [0] ";    pFun();

    pFun = (Fun)pVtab[5][1];

    cout << "     [1] ";    pFun();

    pFun = (Fun)pVtab[5][2];

    cout << "     [2] ";    pFun();

    pFun = (Fun)pVtab[5][3];

    cout << "     [3] ";    pFun();

    pFun = (Fun)pVtab[5][4];

    cout << "     [4] 0x" << pFun << endl;

 

    cout << "[6] B::ib = " << (int)pVtab[6] << endl;

    cout << "[7] B::cb = " << (char)pVtab[7] << endl;   

    cout << "[8] B2::ib2 = " << (int)pVtab[8] << endl;

    cout << "[9] B2::cb2 = " << (char)pVtab[9] << endl;

 

    cout << "[10] D::id = " << (int)pVtab[10] << endl;

    cout << "[11] D::cd = " << (char)pVtab[11] << endl;

 

程序运行结果如下:

 

GCC 3.4.4

VC++ 2003

[0] D::B1::_vptr->

     [0] D::f()

     [1] B::Bf()

     [2] D::f1()

     [3] B1::Bf1()

     [4] D::f2()

     [5] 0x1

[1] B::ib = 0

[2] B::cb = B

[3] B1::ib1 = 11

[4] B1::cb1 = 1

[5] D::B2::_vptr->

     [0] D::f()

     [1] B::Bf()

     [2] D::f2()

     [3] B2::Bf2()

     [4] 0x0

[6] B::ib = 0

[7] B::cb = B

[8] B2::ib2 = 12

[9] B2::cb2 = 2

[10] D::id = 100

[11] D::cd = D

[0] D::B1::_vptr->

     [0] D::f()

     [1] B::Bf()

     [2] D::f1()

     [3] B1::Bf1()

     [4] D::Df()

     [5] 0x00000000

[1] B::ib = 0

[2] B::cb = B

[3] B1::ib1 = 11

[4] B1::cb1 = 1

[5] D::B2::_vptr->

     [0] D::f()

     [1] B::Bf()

     [2] D::f2()

     [3] B2::Bf2()

     [4] 0x00000000

[6] B::ib = 0

[7] B::cb = B

[8] B2::ib2 = 12

[9] B2::cb2 = 2

[10] D::id = 100

[11] D::cd = D

 

下面是对于子类实例中的虚函数表的图:

 

 

 

 

我们可以看见,最顶端的父类B其成员变量存在于B1B2中,并被D给继承下去了。而在D中,其有B1B2的实例,于是B的成员在D的实例中存在两份,一份是B1继承而来的,另一份是B2继承而来的。所以,如果我们使用以下语句,则会产生二义性编译错误:

 

D d;

d.ib = 0;               //二义性错误

d.B1::ib = 1;           //正确

d.B2::ib = 2;           //正确

注意,上面例程中的最后两条语句存取的是两个变量。虽然我们消除了二义性的编译错误,但B类在D中还是有两个实例,这种继承造成了数据的重复,我们叫这种继承为重复继承。重复的基类数据成员可能并不是我们想要的。所以,C++引入了虚基类的概念。

 

 

钻石型多重虚拟继承

 

虚拟继承的出现就是为了解决重复继承中多个间接父类的问题的。钻石型的结构是其最经典的结构。也是我们在这里要讨论的结构:

 

上述的“重复继承”只需要把B1B2继承B的语法中加上virtual 关键,就成了虚拟继承,其继承图如下所示:

 

 

 


 

上图和前面的“重复继承”中的类的内部数据和接口都是完全一样的,

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