Question

最近，我一直在阅读“在c ++对象模型内部”。它说，如果要将基类分配给派生类，则还应该将基类中使用的填充复制到派生类中。因此，我在64位计算机上运行测试：

    class A {
    public:
        int valA;
        char a;
    };
    class B : public A {
    public:
        char b;
    };
    class C : public B {
    public:
        char c;
    };
    int main(){
        std::cout << sizeof(A) << " " << sizeof(B) << " " << sizeof(C) 
        << std::endl;
        C c;
        printf("%p\n%p\n%p\n",&c,&c.b,&c.c);
    }

这是结果：

    8 12 12

    0x7ffd22c5072c

    0x7ffd22c50734

    0x7ffd22c50735

那么C为什么和B一样大小？尽管似乎B在A中使用了3个字节的填充。

Answer 1

那么C为什么和B一样大小？

因为B已重用了C::b的尾随填充。因为B不是POD（普通旧数据）类（因为它不是标准布局类），所以可以重复使用填充。

尽管B似乎在A中使用了3个字节的填充。

A的填充不能再用于B的其他子对象，因为A是标准布局类，并且可以复制，即A是POD类

基类的填充是否会复制到派生类中？

我想您不是要询问复制，而是询问派生类的基类子对象是否具有与单个类型相同的填充。

答案可能是从上面得出的：填充将是相同的，除了可以将尾部填充重新用于其他子对象，除非基类是POD，在这种情况下其填充不能可以重复使用。

在可以重复使用填充的情况下，标准未指定是否填充，并且编译器之间存在差异。

请解释或链接到“标准布局类型”的定义。

当前标准草案：

[基本类型]

...标量类型，标准布局类类型（[class.prop]），此类类型的数组以及这些类型的cv限定版本统称为标准布局类型。


[class.prop]（在标准的较旧版本中，可以直接在[class]下找到它们）

如果满足以下条件，则S类为标准布局类：



（3.1）没有非标准布局类（或此类数组）或引用的非静态数据成员，



（3.2）没有虚函数，也没有虚基类，



（3.3）对所有非静态数据成员具有相同的访问控制，



（3.4）没有非标准布局的基类，



（3.5）最多具有一个任何给定类型的基类子对象，



（3.6）具有该类中的所有非静态数据成员和位字段，以及在同一类中首先声明的基类，并且



（3.7）没有类型集合M（S）的元素作为基类，对于任何类型X，M（X）的定义如下。107[注意：M（X）为的   可能位于某个位置的所有非基类子对象的类型的集合   X中的零偏移。—注释]



（3.7.1）如果X是不包含（可能是继承的）非静态数据成员的非联合类类型，则集合M（X）为空。



（3.7.2）如果X是具有0大小或第一个零大小的X0类型的非静态数据成员的非联合类类型   X的非静态数据成员（其中所述成员可以是匿名的   联合），则集合M（X）由X0和M（X0）的元素组成。



（3.7.3）如果X是联合类型，则集合M（X）是所有M（Ui）和包含所有Ui的集合的联合，其中每个Ui是集合的类型。   X的第ith个非静态数据成员。



（3.7.4）如果X是元素类型为Xe的数组类型，则集合M（X）由Xe和M（Xe）的元素组成。



（3.7.5）如果X是非类，非数组类型，则集合M（X）为空。

项目（3.6）在这种情况下适用。 B的某些成员未在B中首先声明。特别是B :: A :: valA和B :: A :: a首先在A中声明。一种更友好的描述规则的方法是：该类必须具有没有直接成员，或者其祖先都没有成员。在这种情况下，基类和派生类都具有成员，因此它不是标准布局。

Answer 2

C与B的大小相同，因为ABI在平台上选择使用B中的填充来存储1字节成员C::c。 B的末尾有3个字节的填充，因为整个B对象的对齐方式为4（由于int中的A成员）。

B与A的大小不同，因为在这种情况下，ABI显然不允许将B::b存储在A的填充中是房间。当所有A成员都公开时，就会发生这种情况，如您的示例所示：如果将任何成员设为私有，则A，B和C的大小将全部是8。我相信这可能是为了ABI向后兼容，而不是出于标准中任何语言的推动。

我不知道标准中是否有直接通过允许的语言（但不需要这样做），但是显然这种填充重复使用是在继承的情况下。例如，std::memcpy的文档说：

如果对象可能重叠或不可TriviallyCopyable，则未指定memcpy的行为，并且可能未定义。

接着定义potentially-overlapping：

子对象可能重叠（如果存在）

基类子对象，或

使用[[no_unique_address]]属性声明的非静态数据成员。

第二个条件仅适用于C ++ 20。

这似乎是为了允许共享填充而编写的：如果此子句不存在，指向memcpy的{{1}}子类的指针上的B将会覆盖C存储在通常用于C::c的填充中。

是否将基类的填充复制到派生类中？

2 个答案: