Question

有这段代码：

#include <iostream>

class Base
{
   int x;
};

class Derived : virtual public Base
{
   int y;
};

int main()
{
    std::cout << sizeof(Derived) << std::endl; // prints 12
    return 0;   
}

我已经读过，当某个类被虚拟继承时，会为类Derived创建空的vtable，因此内存布局如下：

Derived::ptr to empty vtable
Derived::y
Base::x

它是12个字节。问题是 - 如果没有任何虚拟方法以及如何使用这个空 vtable的目的是什么？

Answer 1

Derived需要某种方式来了解Base子对象的位置。使用虚拟继承时，基类的相对位置不会相对于派生类的位置固定：它可能位于完整对象的任何位置。

考虑一个涉及钻石继承的更典型的例子。

struct A
{
    int a;
};

struct B1 : virtual A
{
    int b1;
};

struct B2 : virtual A
{
    int b2;
};

struct C : B1, B2
{
    int c;
};

此处，B1和B2实际上都来自A，因此在C中，只有一个A子对象。 B1和B2都需要知道如何找到A子对象（以便他们可以访问a成员变量或A的其他成员我们要定义它们）。

在这种情况下，这就是vtable的用途：B1和B2都有一个vtable，其中包含A子对象的偏移量。

为了演示编译器可能会如何实现上述菱形继承示例，请考虑由Visual C ++ 11 Developer Preview生成的以下类布局和虚拟表。

class A size(4):
        +---
 0      | a
        +---

class B1        size(12):
        +---
 0      | {vbptr}
 4      | b1
        +---
        +--- (virtual base A)
 8      | a
        +---

class B2        size(12):
        +---
 0      | {vbptr}
 4      | b2
        +---
        +--- (virtual base A)
 8      | a
        +---

class C size(24):
        +---
        | +--- (base class B1)
 0      | | {vbptr}
 4      | | b1
        | +---
        | +--- (base class B2)
 8      | | {vbptr}
12      | | b2
        | +---
16      | c
        +---
        +--- (virtual base A)
20      | a
        +---

以及以下vtable：

B1::$vbtable@:
 0      | 0
 1      | 8 (B1d(B1+0)A)

B2::$vbtable@:
 0      | 0
 1      | 8 (B2d(B2+0)A)

C::$vbtable@B1@:
 0      | 0
 1      | 20 (Cd(B1+0)A)

C::$vbtable@B2@:
 0      | 0
 1      | 12 (Cd(B2+0)A)

请注意，偏移量与vtable的地址相关，请注意，对于为B1的{{1}}和B2子对象生成的两个vtable，偏移量是不同的。

（另请注意，这完全是一个实现细节 - 其他编译器可能会以不同的方式实现虚函数和基础。这个示例演示了它们实现的一种方式，并且它们通常以这种方式实现。）

Answer 2

为了实现虚函数，C ++使用一种特殊形式的后期绑定，称为虚拟表。虚拟表是用于以动态/后期绑定方式解析函数调用的函数的查找表。虚拟表有时会使用其他名称，例如“vtable”，“虚函数表”，“虚方法表”或“调度表”。

虚拟表实际上非常简单。首先，每个使用虚函数的类（或者从使用虚函数的类派生）都被赋予它自己的虚拟表。该表只是编译器在编译时设置的静态数组。虚拟表包含可由类的对象调用的每个虚函数的一个条目。此表中的每个条目只是一个函数指针，指向该类可访问的派生函数最多。

每个使用虚函数的类（或从类派生的类）它使用虚函数）给它自己的虚拟表作为秘密数据成员。
此表由编译器在编译时设置。
虚拟表包含一个条目作为每个条目的函数指针可以由类的对象调用的虚函数。
虚拟表存储指向纯虚函数的NULL指针。

即使对于具有虚拟基类的类，也会创建虚拟表。在这种情况下，vtable具有指向基类的共享实例的指针以及指向classe的虚函数的指针（如果有的话）。

Answer 3

如果你执行dynamic_cast＆lt; Derived *＆gt;（ptr_to_obj），它将使用vtable指针来确定ptr_to_obj是否引用了Derived。涉及虚拟方法或继承的每个类都需要一个vtable，并且每个类需要不同，以支持dynamic_cast＆lt;＆gt;。即使它不包含任何指向方法的指针，它仍然用于识别对象的类型。

基类中的虚拟继承和空vtable

3 个答案: