C++Day12 虚拟继承内存布局测试
测试一、虚继承与继承的区别
1.1 单个继承，不带虚函数
1>class B size(8):
1> +---
1> 0 | +--- (base class A)
1> 0 | | _ia //4B
1> | +---
1> 4 | _ib //4B
有两个int类型数据成员，占8B，基类逻辑存在前面
1.2、单个虚继承，不带虚函数
1>class B size(12):
1> +---
1> 0 | {vbptr} //虚基指针（指向虚基表）
1> 4 | _ib //派生类放到前面
1> +---
1> +--- (virtual base A) //虚基类
1> 8 | _ia
1> +---
1>B::$vbtable@: //虚基表
1> 0 | 0 // 虚基指针距离派生类对象偏移0B
1> 1 | 8 (Bd(B+0)A) // 虚基指针向下偏移8B找到虚基类
虚继承多一个虚基指针，共12B，虚拟继承会将派生类的逻辑存到前面；
虚基表中存放的内容：（1）虚基指针距离派生类对象首地址的偏移信息（2）虚基类的偏移信息
测试二、单个虚继承，带虚函数
2.1、单个继承，带虚函数
1>class B size(12):
1> +---
1> 0 | +--- (base class A)
1> 0 | | {vfptr} //虚函数指针
1> 4 | | _ia
1> | +---
1> 8 | _ib
1> +---
1>B::$vftable@: //虚表
1> | &B_meta
1> | 0
1> 0 | &B::f // f 和 fb2 入虚表，fb不是虚函数，不入虚表
1> 1 | &B::fb2 // 派生类新增虚函数直接放在基类虚表中
带虚函数的话，多一个虚函数指针，指向虚表，所以共占12B，派生类新增的虚函数放入基类虚表
2.3、单个虚继承，带虚函数，派生类不新增
8/16
1>class B size(16):
1> +---
1> 0 | {vbptr} //有虚继承的时候就多一个虚基指针，虚基指针指向虚基表
1> 4 | _ib //有虚函数的时候就产生一个虚函数指针，虚函数指针指向虚函数表
1> +---
1> +--- (virtual base A)
1> 8 | {vfptr}
1>12 | _ia
1> +---
1>B::$vbtable@: //虚基表
1> 0 | 0 // 虚基指针距离派生类对象偏移0B
1> 1 | 8 (Bd(B+0)A) // 虚基指针向下偏移8B找到虚基类
1>B::$vftable@: //虚函数表
1> | -8
1> 0 | &B::f
两个 int 型变量，一个虚函数指针，一个虚基指针，共占16B；
虚拟继承使得派生类逻辑存在基类前面；
（虚拟继承后，基类在派生类后面，虚函数指针也在下面，派生类要找到虚函数表，向后偏移8B）
2.2 单个虚继承，带虚函数 （自己新增）
1>class B size(20):
1> +---
1> 0 | {vfptr} //虚函数指针
1> 4 | {vbptr} //虚基指针 （虚继承多一个） {虚拟继承，派生类在前面}
1> 8 | _ib
1> +---
1> +--- (virtual base A)
1>12 | {vfptr} //虚函数指针
1>16 | _ia
1> +---
1>B::$vftable@B@: //虚表
1> | &B_meta
1> | 0
1> 0 | &B::fb2 //派生类新增虚函数，放在最前面，访问新增虚函数快一些，不用偏移 ，多一个虚函数指针，指向新的虚表
1>B::$vbtable@: //虚基表
1> 0 | -4 //虚基指针距离派生类对象首地址的偏移信息
1> 1 | 8 (Bd(B+4)A) //找到虚基类的偏移信息
1>B::$vftable@A@: //虚表
1> | -12
1> 0 | &B::f 基类布局在最后面
派生类中新增一个虚函数指针，指向一张新的虚表，存放派生类新增的虚函数，可以更快的访问到
所以，两个虚函数指针，一个虚基指针，两个int类型变量，共20B
测试三：多重继承（带虚函数）
3.1、普通多重继承，带虚函数，自己有新增虚函数
28 //Base1中 f() g() h() , Base2中 f() g() h() , Base3中 f() g() h() Derived 中 f() g1()
1>class Derived size(28):
1> +---
1> 0 | +--- (base class Base1) //基类有自己的虚函数表，基类的布局按照被继承时的顺序排列
1> 0 | | {vfptr} // 3个虚函数指针指向不同虚表
1> 4 | | _iBase1
1> | +---
1> 8 | +--- (base class Base2)
1> 8 | | {vfptr}
1>12 | | _iBase2
1> | +---
1>16 | +--- (base class Base3)
1>16 | | {vfptr}
1>20 | | _iBase3
1> | +---
1>24 | _iDerived
1> +---
1>Derived::$vftable@Base1@:
1> | &Derived_meta
1> | 0
1> 0 | &Derived::f(虚函数的覆盖) //第一个虚函数表中存放真实的被覆盖的虚函数地址，其他虚函数表中存放跳转地址
1> 1 | &Base1::g
1> 2 | &Base1::h
1> 3 | &Derived::g1 (新的虚函数，直接放在基类之后，加快查找速度)
1>Derived::$vftable@Base2@:
1> | -8
1> 0 | &thunk: this-=8; goto Derived::f //虚函数表还可以存放跳转指令
1> 1 | &Base2::g
1> 2 | &Base2::h
1>Derived::$vftable@Base3@:
1> | -16
1> 0 | &thunk: this-=16; goto Derived::f
1> 1 | &Base3::g
1> 2 | &Base3::h
Base1、Base2、Base3中各有一个虚函数指针指向自己的虚表，有4个int类型的数据成员，共占28B
第一个虚函数表中存放真实的被覆盖的虚函数地址，其他虚函数表中存放跳转地址
3.2、虚拟多重继承，带虚函数，自己有新增虚函数(只有第一个是虚继承)
32 Base1是虚继承
1>class Derived size(32): //多一个虚基指针
1> +---
1> 0 | +--- (base class Base2)
1> 0 | | {vfptr}
1> 4 | | _iBase2
1> | +---
1> 8 | +--- (base class Base3)
1> 8 | | {vfptr}
1>12 | | _iBase3
1> | +---
1>16 | {vbptr}
1>20 | _iDerived
1> +---
1> +--- (virtual base Base1)
1>24 | {vfptr}
1>28 | _iBase1
1> +---
1>Derived::$vftable@Base2@:
1> | &Derived_meta
1> | 0
1> 0 | &Derived::f //第一个虚函数表中存放真实的被覆盖的虚函数地址，其他虚函数表中存放跳转地址
1> 1 | &Base2::g
1> 2 | &Base2::h
1> 3 | &Derived::g1
1>Derived::$vftable@Base3@:
1> | -8 //去找Derived::f
1> 0 | &thunk: this-=8; goto Derived::f
1> 1 | &Base3::g
1> 2 | &Base3::h
1>Derived::$vbtable@: //虚基表
1> 0 | -16
1> 1 | 8 (Derivedd(Derived+16)Base1)
1>Derived::$vftable@Base1@:
1> | -24
1> 0 | &thunk: this-=24; goto Derived::f
1> 1 | &Base1::g
1> 2 | &Base1::h
虚拟继承会将派生类的逻辑存到前面，Base1是虚继承，所以内存中的存放顺序为 Base2、Base3、Derived、Base1
所占空间大小，在上面一个例子基础上，多一个虚基指针，所以占32B
虚基指针向上偏移16B得到派生类对象首地址，向下偏移8B找到虚基类
3.3、虚拟多重继承，带虚函数，自己有新增虚函数(三个都是虚继承)
36
1>class Derived size(36): //多一张虚表
1> +---
1> 0 | {vfptr} //以空间换时间 新增虚函数，多张虚表
1> 4 | {vbptr}
1> 8 | _iDerived
1> +---
1> +--- (virtual base Base1)
1>12 | {vfptr}
1>16 | _iBase1
1> +---
1> +--- (virtual base Base2)
1>20 | {vfptr}
1>24 | _iBase2
1> +---
1> +--- (virtual base Base3)
1>28 | {vfptr}
1>32 | _iBase3
1> +---
1>Derived::$vftable@Derived@:
1> | &Derived_meta
1> | 0
1> 0 | &Derived::g1
1>Derived::$vbtable@:
1> 0 | -4
1> 1 | 8 (Derivedd(Derived+4)Base1) //vbptr偏移8B找到虚基类Base1
1> 2 | 16 (Derivedd(Derived+4)Base2) // vbptr偏移16B找到虚基类Base2
1> 3 | 24 (Derivedd(Derived+4)Base3)
1>Derived::$vftable@Base1@:
1> | -12
1> 0 | &Derived::f
1> 1 | &Base1::g
1> 2 | &Base1::h
1>Derived::$vftable@Base2@:
1> | -20
1> 0 | &thunk: this-=8; goto Derived::f
1> 1 | &Base2::g
1> 2 | &Base2::h
1>Derived::$vftable@Base3@:
1> | -28
1> 0 | &thunk: this-=16; goto Derived::f
1> 1 | &Base3::g
1> 2 | &Base3::h
虚拟继承会将派生类的逻辑存到前面，3个Base都是虚继承，所以内存中的存放顺序为Derived、Base1、 Base2、Base3
在上一个例子的基础上，多一张虚表，所以占36B
测试四、菱形虚继承
4.1、菱形普通继承(存储二义性)
48 B1、B2继承B；D继承B1、B2
class D size(48):
1> +---
1> 0 | +--- (base class B1)
1> 0 | | +--- (base class B)
1> 0 | | | {vfptr}
1> 4 | | | _ib //存储二义性
1> 8 | | | _cb //1
1> | | | <alignment member> (size=3) //内存对齐
1> | | +---
1>12 | | _ib1
1>16 | | _cb1
1> | | <alignment member> (size=3)
1> | +---
1>20 | +--- (base class B2)
1>20 | | +--- (base class B)
1>20 | | | {vfptr}
1>24 | | | _ib //存储二义性
1>28 | | | _cb
1> | | | <alignment member> (size=3)
1> | | +---
1>32 | | _ib2
1>36 | | _cb2
1> | | <alignment member> (size=3)
1> | +---
1>40 | _id
1>44 | _cd
1> | <alignment member> (size=3)
1> +---
1>D::$vftable@B1@:
1> | &D_meta
1> | 0
1> 0 | &D::f
1> 1 | &B::Bf
1> 2 | &D::f1
1> 3 | &B1::Bf1
1> 4 | &D::Df
1>D::$vftable@B2@:
1> | -20
1> 0 | &thunk: this-=20; goto D::f
1> 1 | &B::Bf
1> 2 | &D::f2
1> 3 | &B2::Bf2
B的数据成员有两份，造成了存储二义性，共占48B
4.2、菱形虚拟继承 B1、B2虚拟继承B；D普通继承B1、B2
52
1>class D size(52):
1> +---
1> 0 | +--- (base class B1) //基类B1
1> 0 | | {vfptr}
1> 4 | | {vbptr} // +36 找到虚基类
1> 8 | | _ib1
1>12 | | _cb1
1> | | <alignment member> (size=3)
1> | +---
1>16 | +--- (base class B2) //基类B2
1>16 | | {vfptr}
1>20 | | {vbptr} // +20找到虚基类
1>24 | | _ib2
1>28 | | _cb2
1> | | <alignment member> (size=3)
1> | +---
1>32 | _id //派生类D
1>36 | _cd
1> | <alignment member> (size=3)
1> +---
1> +--- (virtual base B) //基类B
1>40 | {vfptr}
1>44 | _ib
1>48 | _cb
1> | <alignment member> (size=3)
1> +---
1>D::$vftable@B1@:
1> | &D_meta
1> | 0
1> 0 | &D::f1 // D中覆盖了
1> 1 | &B1::Bf1 //新增
1> 2 | &D::Df //D中新增，放到B1的虚函数表中
1>D::$vftable@B2@:
1> | -16
1> 0 | &D::f2 // D中覆盖了
1> 1 | &B2::Bf2 //新增
1>D::$vbtable@B1@:
1> 0 | -4 //距离派生类对象B1首地址偏移 -4
1> 1 | 36 (Dd(B1+4)B)
1>D::$vbtable@B2@:
1> 0 | -4 //距离派生类对象B2首地址偏移 -4
1> 1 | 20 (Dd(B2+4)B)
1>D::$vftable@B@:
1> | -40
1> 0 | &D::f
1> 1 | &B::Bf
B1、B2各有虚基指针
存储顺序本来是：派生类B1、基类B、派生类B2、基类B、派生类D
存储顺序：派生类B1、派生类B2、派生类D、基类B（基类放到后面，解决了存储二义性）
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