c++虛繼承對象的內存佈局(修改版)
網上關於c++對象佈局的文章挺多，而且《深度探索c++對象模型》(Inside TheC++ Object Model 侯捷譯）一書中也很詳細地介紹。如果你一點都不瞭解C++對象的佈局,我推薦你看看《深度探索c++對象模型》的第三章,如果你意猶未盡下面的兩個系列都很不錯：
一是陳皓的《C++ 對象的內存佈局》圖文並貌，寫得很是詳細。地址是http://blog.csdn.net/haoel/archive/2008/10/15/3081328.aspx。
二是玄機逸士的《對象內存佈局》系列則幾乎把每種可能性列出來了，尤爲詳盡。地址是http://blog.csdn.net/pathuang68/archive/2009/04/23/4101970.aspx。
讀了以上好文，對於c++對象的佈局其實應該是山水瞭然於胸了，不過我最在寫一個用c++模仿C#事件機制的東東，但發覺得有很幾處細節不是很明瞭，而且陳皓朋友也在最後提出了一個問題，雖然有網友答之，仍語言不詳。而我卻必需深入瞭解此，才能真正實做出C++的事件。
此文應該算是狗尾續貂之作,高手可能會不屑一顧。不過希望還是對一些朋友有幫助。因爲對於普通類的對象佈局，前人備述已，我也不太可能寫出什麼新意來，更多的是因爲我比較懶。呵呵，本文所探討的就是那種極端複雜的菱形結構如下：
class A ;
class B : virtual public A;
class C : virtual public B;
class D : public B,public C;
好了，來了，我們從最基礎的的討論起。當c++支持virtual baseclass 時，就會多了一些額外負擔，當class 中內含一個或多個virtual base class subobject時，將分成兩個部分，一個不變局部和一個共享局部。最初的方案是爲每一個虛基類安插一個指針指向這個虛基類，其缺點是爲了負擔太重，而且當虛繼承鏈加長時，導致間接存取時間加長（需通過多次跳轉）。因此有兩種解決方案（《深入》一書中所提)：
一、是引入virtual base class table,不管多少個虛基類，總是隻有一個指針指向它，這個virtual base classtable(VBTBL)包括真正的 virtualbase class 指針。
二、Bjarne的辦法是在virtual function table中放置virtual base class的offset，而非地址,這個offset在virtualfunction table 的負位置(正值是索引virtual function，而負值則方向盤引到virtual base class offsets)。
我用vc2003觀測到的實際情況是。在類中增加一個指針(VBPTR)指向一個VBTBL，這個VBTBL的第一項記載的是從VBPTR 與本類的偏移地址，如果本類有虛函數，那麼第一項是FF FF FF FC(也就是-4)，如果沒有則是零，第二項起是VBPTR與本類的虛基類的偏移值。vc2003的這種方案個人覺得沒有Bjarne的好，一是要多一個指針，二是因爲VBPTR與虛函數表分開設計，也不便於修改。至於其它編譯器，因爲我跟其它編譯器不熟，所以也就沒有實測它們。
下面給出對於類定義
struct B1
{
int a;
int b;
};
struct B2
{
virtual void foo(void);
int c;
int d;
};
struct Test : virtual public B1, virtual public B2
{
virtual void func1(void);
virtual void func2(void);
virtual void func3(void);
int X;
};
一個Test 對象的內存佈局圖，我們可以清楚的看到在VS2003中VBPTR以及VBTBL的結構以及其相關的內容是什麼意義。以及Bjarne的方案的優點。
代碼如下：
struct A
{
A(int v=100):X(v){};
virtual void foo(void){}
int X;
};
struct B :virtual public A
{
B(int v=10):Y(v),A(100){};
virtual void fooB(void){}
int Y;
};
struct C : virtual public A
{
C(int v=20):Z(v),A(100){}
virtual void fooC(void){}
int Z;
};
struct D : public B, public C
{
D(int v =40):B(10),C(20),A(100),L(v){}
virtual void fooD(void){}
int L;
};
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
Aa;
int *ptr;
ptr= (int*)&a;
cout<< ptr << " sizeof = " << sizeof(a) <<endl;
for(int i=0;i<sizeof(A)/sizeof(int);i++)
{
if(ptr[i] < 10000)
{
cout<< dec << ptr[i]<<endl;
}
else cout << hex << ptr[i] <<" =" << hex << * ((int*)(ptr[i]))<<endl;
}
cout<< "--------------------------------------" <<endl;
Bb;
ptr= (int*)&b;
cout<<"addr:" << ptr << " sizeof = "<< sizeof(b) <<endl;
for(int i=0;i<sizeof(B)/sizeof(int);i++)
{
if(ptr[i] < 10000)
{
cout<< dec << ptr[i]<<endl;
}
else cout << hex << ptr[i] <<" =" << hex << * ((int*)(ptr[i]))<<endl;
}
cout<< "--------------------------------------" <<endl;
Dd;
ptr= (int*)&d;
cout<<"addr:" << ptr << " sizeof = "<< sizeof(d) <<endl;
for(int i=0;i<sizeof(D)/sizeof(int);i++)
{
if(ptr[i] < 10000)
{
cout<< dec << ptr[i]<<endl;
}
else cout << hex << ptr[i] <<" =" << hex << * ((int*)(ptr[i]))<<endl;
}
return 0;
}