虚函数/虚继承对对象内存大小的影响，凌乱中......求指引

[codercai]

class A
{
public:
    int a;
    virtual void f1(){}
    virtual void f2(){}
};

class E : public A
{
public:
    void virtual f3(){}
};

class F : virtual public A
{

};

class G : virtual public A
{
    void virtual f4(){}
};
int main()
{
    cout<<sizeof(A)<<endl;//8
    cout<<sizeof(E)<<endl;//8   
    cout<<sizeof(F)<<endl;//12
    cout<<sizeof(G)<<endl;//12
}

如上，私以为：
1、显然，A中因为虚函数的存在，增加了一个指向虚表的指针，所以大小为4（int a）+ 4(指针)=8
2、从E的大小可以看出，一般派生时，派生类中增加虚函数并没有导致派生类变大，这说明派生类 和基类应该是公用了同一张虚函数表，他们的虚函数地址都放在里面，所以没有必要在派生类中 同样增加一个指针指向虚表。因此E的大小不变。
3、从F的大小可以看出，虚继承时，派生类中会增加一个指针指向他的父类，因此派生类的大小增 加4字节。
4、class G 是为了进一步印证2、3点。

所以我是这么总结的：
1、如果基类、派生类均含有虚函数，他们是公用一张虚表的
2、虚继承会在派生类中额外增加一个指向父类的指针

然而，有这么一条博文说基类派生类有各自不同的虚表，和我的推论相悖，但却视乎证据确凿，我竟无言以对，所以凌乱了。求各位指点啊。http://blog.csdn.net/kangroger/article/details/38313461

[ini]

关于虚函数和C++内存布局，可以看陈皓的几篇文章：
http://blog.csdn.net/haoel/article/details/1948051
http://blog.csdn.net/haoel/article/details/3081328
http://blog.csdn.net/haoel/article/details/3081385

[ilotuo]

应该是继承的时候复制了基类的虚函数表吧。
每个类有自己的虚函数表，只不过根据有没有重新实现的话改变里面函数指针的值。
有本书叫 深入探索cpp对象模型

[josephpei]

Lippman 《Inside C++ Object Model》深度探索C++对象模型，有详细解释。

[codercai]

@ini
非常感谢层煮的分享！
博主的文章基本能看懂，那么问题还是存在的呀，如果确实是基类派生类各自有其虚表，那么也就是个自有一个虚表指针，这样的话，上面的输出就说不通了，应该是
cout<<sizeof(E)<<endl;//12。
这个作何解释呀？

[secondwtq]

@codercai 我细节很多地方都忘了，不过这块还是有点记忆的。

无论是基类还是派生类的对象实例，都只会有一个 vptr，占据对象布局中相同的位置。
所不同的只是其指向的虚表。

你想啊，加一个继承层次，就在其所有实例对象上加一个 vptr，这样做，和所有需要 vtable 的实例对象都有且只有一个 vptr，哪个成本低。
况且还有一个关键问题就是，如果子类实例对象有多个 vptr（单继承），当你使用基类指针调用虚函数的时候，是根本没有办法判断该指针所指对象是不是拥有楼主所推断出的“多出来”的那个 vptr 的。

实际情况是，基类和派生类的对象实例，都有且只有一个 vptr，并占据对象布局中相同的位置（当然是有虚函数的时候）。而在不同类型的对象实例中，这个指针指向不同的 vtable。

举个栗子，如果你知道了不同类型对象虚表的地址，在你对 C++ 搞出来的可执行程序做动态汇编调试的时候，找到一个对象的位置，那么在 hex view 里面瞄一眼这个对象的开始几个字节（vptr 的位置），就能知道这个对象是什么类型，我管这个叫人肉 RTTI :)

C++ 运行期多态的精髓，窃以为就在这个虚指针上。另外我个人一般是把这个 vptr 当作一个 data member 来看的。

[secondwtq]

@codercai 另外，之所以基类和派生类不共用同一张虚函数表，我个人认为是因为同一个基类可能会派生出多个子类，并且它们可能会增加、覆盖不同的虚函数。

而在进行虚函数调用的时候，你所拥有的信息只有：一个 vptr 及该 vptr 指向的 vtable；类型定义；指针/引用的类型（不一定是对象实际类型，但是就算不是也一定是其基类）；由类型信息所推导出的，编译器写入可执行代码的一个索引。

这些信息，除了第一项是运行时的，后三项全部是编译时确定的。我觉得如果共用一张 vtable 的话，在以上条件下，是无法处理第一段所描述的复杂情况的。

[codercai]

@secondwtq
又查了一些资料，加上层所言，基类派生类确实是各有其虚表，那么问题就是更奇怪了，为什么输出是这样的呢？
cout<<sizeof(A)<<endl;//8
cout<<sizeof(E)<<endl;//8
然而不应该是
cout<<sizeof(A)<<endl;//8
cout<<sizeof(E)<<endl;//12
这样的么？ 都应该有一个指向虚表的指针啊~~~

[secondwtq]

@codercai 你也许把“子类实例是子类的父类部分与子类部分所拼接起来的”和这个搞混了
子类和父类实例使用不同的 vtable，其 vptr 的值也相应是不一样的。但是每个实例中只有一个 vptr（对于单继承来说是这样的）。

可以这样说，vtable 不能简单被分为“基类”和“子类”两个部分，一个对象的 vptr 所指 vtable，其中包含了该对象实际类型中所有可以用指针/引用直接调用虚函数（包括父类中未被子类 override 掉的，子类新定义的，和子类 override 掉父类的）。因此任何一个实例，只有一个 vptr 的位置（依然是只针对单继承）。

我个人平常的理解是，这个 vptr 相当于对象的一个“类型信息”或者类型的 ID，据我所知某些动态语言的实现中，对象实际在内存中的大小是不定的，但是每个对象头部的结构是确定的，这个头部中存储了必要的类型信息，据此可推导出对象的具体“类型”，以及该对象究竟符合哪一种布局。

C++ 中一个实例对象的实际类型可能有好几层继承，涉及到若干个基类，但是其类型总是能唯一确定的。

[skydiver]

@livid 为什么这个主题页面也需要登录才能查看。。

[codercai]

@secondwtq
读到你的第一句就恍然大悟，非常感谢啊，这个问题困扰我一两天了。我确实是将基类vptr单纯继承到了子类了，结合前面几位
@ini
@ilotuo
给的博文链接和你的解答，现在已经非常清晰了，感谢~~~~