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c语言虚拟内存(C++Day12 虚拟继承内存布局测试)

时间2025-09-09 14:08:38分类IT科技浏览6407
导读:测试一、虚继承与继承的区别...

测试一                、虚继承与继承的区别

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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