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#include "stdafx.h"
#include <iostream>
using namespace std;

class ClassA
{
    protected:
       int width, height;
    public:
       void set_values(int x, int y)
       {
         width = x;
         height = y;
       }
};

class ClassB : virtual public ClassA
{
   //12(int + int + vptr)
};

class ClassC : virtual public ClassA
{
  //12(int + int + vptr)
};

class ClassD : public ClassB, public ClassC
{
};

int main()
{
  ClassA A;
  ClassB B;
  ClassC C;
  ClassD D;
  cout << "size = " << sizeof(A) << endl;
  cout << "size = " << sizeof(B) << endl;
  cout << "size = " << sizeof(C) << endl;
  cout << "size = " << sizeof(D) << endl;
  return 0;
}

我得到的输出是：

size of ClassA = 8
size of ClassB = 12
size of ClassC = 12
size of ClassD = 16

在上面的代码中，为什么 ClassD 的输出是 16。请清楚地解释一下这个虚拟继承是如何工作的。

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3 回答 3

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虚拟继承意味着虚拟基类只存在一次而不是多次。这就是为什么 8 个字节ClassA只出现ClassD一次的原因。虚拟继承本身需要一定的开销，因此您会得到一个额外的指针。C++ 标准未指定确切的实现以及因此的确切开销，并且可能会因您正在创建的层次结构而异。

于 2013-03-11T09:45:20.227 回答
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当 ClassD 继承 ClassB 和 ClassC 时，将有两个 vptr（一个来自 B，一个来自 C）。Scott Meyers 的“更有效的 C++”，第 24 项（各种语言特性的成本）中描述了这种确切的情况。

于 2013-03-11T09:44:05.390 回答
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虚拟基类实现

虚拟基类与虚拟函数完全一样：它们的地址（或相对地址，也就是偏移量）在编译时是未知的：

void f(ClassB *pb) {
    ClassA *pa = pb;
}

在这里，编译器必须计算ClassA基础子对象与ClassB子对象（或主要是派生对象）的偏移量。一些编译器只是在里面有一个指向它的指针ClassB；其他人使用 vtable，就像虚拟功能一样。

在这两种情况下，开销ClassB都是一个指针。

类似ClassC，但 vptr 将指向ClassCvtable，而不是ClassBvtable。

因此一个ClassD对象将包含（这不是一个有序列表）：

  • 单个ClassA子对象
  • 一个ClassB主题
  • 一个ClassC主题

所以ClassD有两个继承的 vptr： fromClassB和ClassC. 在一个ClassD对象中，两个 vptr 都将指向某个 ClassDvtable，但同一个ClassDvtable：

  • a ClassBsubject指向ClassB-in-ClassD vtable，表示ClassAbase与ClassBbase的相对位置
  • a ClassCsubject指向ClassC-in-ClassD vtable，表示ClassAbase与ClassCbase的相对位置

可能的优化

我想你的问题是：我们需要两个不同的 vptr 吗？

从技术上讲，有时可以通过覆盖基类子对象来优化类的大小。这是技术上可行的情况之一：

覆盖（或统一）意味着两者ClassB和ClassC将共享相同的 vptr：给定d一个实例ClassD: &d.ClassB::vptr == &d.ClassC::vptrsod.ClassB::vptr == d.ClassC::vptr但是d.ClassB::vptr == &ClassC_in_ClassD_vtable和d.ClassC::vptr == &ClassC_in_ClassD_vtable, soClassB_in_ClassD_vtable必须与 统一ClassC_in_ClassD_vtable。在这种特殊情况下，两者ClassB_in_ClassD_vtable和ClassC_in_ClassD_vtable仅用于描述ClassA子对象的偏移量；如果ClassB和ClassC子对象在 中统一ClassD，那么这些偏移量也是统一的，因此 vtable 的统一是可能的。

请注意，这仅在此处是可能的，因为它们具有完全的相似性。如果ClassB和ClassC被修改为在每个中添加一个虚函数，例如这些虚函数不等价（因此不可统一），则 vtable 统一是不可能的。

结论

这种优化只有在像这样的非常简单的情况下才有可能。这些情况不是 C++ 编程的典型情况：人们通常将虚拟基类与虚拟函数结合使用。空基类优化很有用，因为许多 C++ 习惯用法使用没有数据成员或虚函数的基类。OTOH，针对虚拟基类的特殊用途的微小（一个 vptr）空间优化似乎对现实世界的程序没有用。

于 2013-06-16T01:54:08.737 回答