Microsoft Visual C++虛擬多繼承 對象模型初步分析
狄駿鋒 2004/8/25
前些日子看 <<Inside the c++ object module>> 一書，很受啓發。因此對Microsoft Visual C++在虛擬多繼承的情況下進行了分析。請高手指正，相互學習。
以如下例子說明：
class A{
public:
A():k(50){};
virtual void fun() { cout << "funA" << endl; }
int k;
};
class B: virtual public A {
public:
virtual void fun() { cout << "funB" << endl; }
virtual void funB(){cout << "funBB "<<endl;};
B():i(70){};
int i;
};
class C: virtual public A {
public:
virtual void fun() { cout << "funC" << endl; }
C():i(30){};
int i;
};
class D :public B,public C
{
public:
virtual void fun(){cout << "funD"<<endl;};
virtual void funD(){cout << "funDD "<<endl;};
D():d(100){};
int d;
};
經分析A,B,C,D對象的內存結構圖如下：
-------- ---------
|Vptr |---->|A::fun |
|------- ---------
| k |
--------
對象A的內存結構圖
------------------
| Vptr (class B) |-----> 指向B中非重載虛函數列表，例B::funB
------------------
| 偏移量，值爲12 |------> 編譯器插進的指針，爲距離底下Vptr的偏移量
------------------
| i (B::i) |
------------------
| 0 (編譯器插入|
| 4個字節值爲0) |
------------------ ----------
| Vptr |----->| B::fun |
------------------ ----------
| k (A::k) |
-------------------
對象B的內存結構圖
------------------
| Vptr (class C) |--->指向C中非重載的虛函數列表，因C無非重載的虛函數,訪問出錯。
------------------
| i (C::i) |
------------------
| 0 (編譯器插入|
| 4個字節值爲0) |
------------------ ----------
| Vptr |----->| C::fun |
------------------ ----------
| k (A::k) |
-------------------
對象C的內存結構圖
------------------
| Vptr (class D) |-----> 爲B中非重載虛函數和D中非重載虛函數列表，例爲B::funB, D::funD
------------------
| 偏移量，值爲24 |------> 編譯器插進的指針，爲距離底下Vptr的偏移量
------------------
| i (B::i) |
------------------
| Vptr (Class C)|----->指向C中非重載的虛函數列表，因C無非重載的虛函數，訪問出錯
------------------
| i (C::i) |
------------------
| d (D::d) |
------------------
| 0 (編譯器插入|
| 4個字節值爲0) |
------------------ ----------
| Vptr |----->| D::fun |
------------------ ----------
| k (A::k) |
-------------------
對象D的內存結構圖
由此得出以下結論：
1． 在處理虛擬多繼承時，子類（例中 B, C）頂部第一個指針爲指向自己類虛函數表，
不包括虛擬繼承基類的虛函數列表。即虛擬基類虛函數和子類虛函數分開處理。
2． 在子類有非重載虛函數存在的情況下，編譯器在接下來的4個字節插入一個偏移量指針，
值爲距離底下Vptr指針的偏移量。
3． 上圖B C D 中底下的Vptr指針通過thunk技術，自動指向子類的重載虛函數列表。
4． 編譯器在Vptr指針上面插入4個字節的0。
5． D的內存結構圖的第一個Vptr指向的虛函數列表遵循如下規則：虛函數表爲第一個父類
（例爲B）中非重載虛函數和D中非重載虛函數合成的列表。若第一個父類（例爲B）
中無非重載虛函數，則爲第二個父類（例爲C）中非重載虛函數和D中非重載虛函數合
成的列表。
付測試函數：稍修改即可測試其他情況。
typedef void (*Fun)(void);
int main() {
D objClass;
D d;
cout << sizeof(A)<<endl;
cout << sizeof(B)<<endl;
cout << sizeof(C)<<endl;
cout << sizeof(D)<<endl;
cout << "Address of virtual pointer " << (&objClass+0) << endl;
cout << "Value at virtual pointer i.e. Address of virtual table "
<< (int*)*(int*)(&objClass+0) << endl;
cout << "Value at first entry of virtual table "
<< (int*)*(int*)*(int*)(&objClass+0) << endl;
cout << endl << "Executing virtual function" << endl << endl;
Fun pFun = (Fun)(*((int*)*(int*)(&objClass+0)+0));
pFun();
cout << "Address of virtual pointer " << (int *)((char * )&d+28) << endl;
cout << "Value at virtual pointer i.e. Address of virtual table "
<< (int*)*(int*)((char *)&d+28) << endl;
cout << "Value at first entry of virtual table "
<< (int*)*(int*)*(int*)((char *)&d+28) << endl;
cout << endl << "Executing virtual function" << endl << endl;
Fun pFun2 = (Fun)(*((int*)*(int*)((char *)&d+28)+0));
pFun2();
return 0;
}
