15多重继承虚继承的内存布局Word格式.docx
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3)派生类新增的数据成员
其中,派生类的虚表,是在基类的虚表基础之上所作的修改,有可能是:
1)对基类中虚函数地址的覆盖
2)派生类中新增的虚函数地址
1)只要有虚函数,就有虚表产生。
2)虚表中条目的个数,是本类中虚函数的个数
3)虚表中各条目的顺序,与类中声明(定义)的虚函数顺序一致
1.3多重继承,无虚函数的情况
多重继承、无虚函数的情况是:
这里与1.1单继承,无虚函数的情况的差别是——可能存在多个基类。
这里基类数据成员的排放,是按照继承的数据依次进行的。
1.4多重继承,有虚函数的情况
多重继承,有虚函数的情况是:
1)基类的虚表指针
3)基类的虚表指针
4)基类的数据成员
5)派生类新增的数据成员
这里与1.2单继承,有虚函数的情况的差别是——虚表
这里说基类的虚表指针,其实是不太恰当的,因为它们实际上是派生类虚表的一部分。
也就说,派生类的虚表是由多个基类的虚表所构成的。
不存在一个单一的派生类的虚表。
派生类的虚表条目是在各基类的虚表基础之上修改所得,可能包括:
1)对基类中虚函数的覆盖,会更新各基类虚表中的条目
2)派生类中新增的虚函数地址,会追加到第一个继承的基类的虚表中
至此,上面
是从单继承/多重继承,无/有虚函数的角度进行的梳理。
下面将以菱形继承为主线,来进行梳理。
(菱形继承中可能出现二义性,会逐步的引入虚继承,虚基类的概念)
菱形继承(diamond-inheritance)
1.5菱形继承,无虚函数的情况
ClassA{};
ClassB:
publicA{};
ClassC:
ClassD:
publicB,publicC{};
菱形继承,无虚函数的情况是:
1)基类B的数据成员
a)基类A的数据成员
b)派生类B新增的数据成员
2)基类C的数据成员
b)派生类C新增的数据成员
3)派生类D新增的数据成员
这里仍然是没有太大的变化,按照基类、派生类的顺序安放数据成员。
1.6菱形继承,有虚函数的情况
菱形继承,有虚函数的情况:
1)基类B的虚表指针
a)基类A的虚函数(未被覆盖的部分)
b)基类B的虚函数(覆盖A的部分,新增的部分)
c)派生类D的虚函数(新增的部分)
2)基类B的数据成员
3)基类C的虚表指针
a)基类A的函数(未被覆盖的部分)
b)基类C的虚函数(覆盖A的部分,新增的部分
4)基类C的数据成员
5)派生类D新增的数据成员
仍然要说一点,这里说基类的虚表指针,其实是不太合适的,它们是派生类的虚表的一部分,是派生类在基类的虚表基础之上所做修改而来的:
1)如果派生类中的虚函数与基类中的形成覆盖,则派生类会对基类的虚表中相应条目做覆盖处理
2)派生类中新增的虚函数地址,追加至第一个继承的基类虚表中。
1.7菱形继承,无虚函数,为虚继承的情况
在上面的
中,最基类A,在内存空间中有多份拷贝。
利用虚继承可以解决,此时最基类A成为虚基类。
所以,菱形继承,无虚函数,为虚继承的情况,也就是菱形继承,无虚函数,有虚基类的情况。
虚继承的引入,使得虚基类在内存中仅存一份拷贝,同时带来的影响还有内存空间布局的变化。
大概有:
1)虚基类的数据成员在内存中的位置
2)偏移表
偏移表的存在,是因为——虚基类的单份存在,而虚基类A又被B,C所共享,所以对B,C而言,它们就各自需要确定A的所在位置。
偏移表就是用于该问题。
偏移表的数目,就是直接继承自虚基类的派生类的数目。
现在来一一测试。
在看到这些信息后,我们猜测其内存空间的布局:
1)B的偏移表,在ecx处
2)B的数据成员,在ecx+4处
3)C的偏移表,在ecx+8处
4)C的数据成员,在ecx+0C处
5)D的数据成员,在ecx+10处
6)A的数据成员,在ecx+14处
下面先对偏移表进行跟踪
正是通过这些入栈操作,来进行条件跳转的。
这是最后的内存空间布局。
现总结如下:
1)基类B的偏移表指针
2)基类B新增的数据成员
3)基类C的偏移表指针
4)基类C新增的数据成员
6)虚基类的数据成员
1.8菱形继承,有虚函数,为虚继承的情况
相较于1.7,这里增加了虚函数,那么又有什么不同呢?
根据这些,大概猜测其内存空间布局如下:
1)基类B的虚表指针
2)基类B的偏移表指针
3)基类B的数据成员
4)基类C的虚表指针
5)基类C的偏移表指针
6)基类C的数据成员
7)派生类D的虚表指针(后证实,不是这样的,而是分割)
8)派生类D的数据成员
9)虚基类A的虚表
10)虚基类A的数据成员
下面来一一查看。
设置偏移表。
偏移表的设置,在虚表设置之前。
这里的偏移表的第二项,用于确定本类(B)对虚基类(A)的定位。
而第一项,像是本类的虚表指针相对于偏移表的偏移。
这里有分割线的概念,用于分割非虚基类和虚基类。
此时,对于两个虚表,有点疑惑
至此,完成了对内存空间布局的更新,现总结如下:
a)B新增的虚函数
b)D新增的虚函数
2)基类B的偏移表指针
3)基类B新增的数据成员
4)基类C的虚表指针
a)C新增的虚函数
5)基类C的偏移表指针
6)基类C新增的数据成员
7)派生类D新增的数据成员
8)分割
9)虚基类的虚表指针
a)A未被覆盖的虚函数
b)D覆盖的虚函数
10)虚基类的数据成员
所以,这里各虚表的特点是——仅存放新增的虚函数地址。
至于那些覆盖的,则放在虚基类的虚表中。
上面这些,
是以菱形继承为基础,控制有无虚函数,是否为虚继承,所进行的测试。
2.总结
现在来试着从更全面的角度来看,试图总结它们的规律。
2.1无虚函数,仅有数据成员的情况
1.1,1.3,1.5的布局都很相似——基类数据成员、派生类新增的数据成员
按照这样的顺序进行排放。
而在1.7的情境中,因虚基类的存在,仅存一份拷贝,引入偏移表。
2.2有虚函数的情况
这是
虚函数的存在,引入了虚表。
可见它们也大致遵循着类似的规则:
1)虚表指针,偏移表指针,数据成员
2)原数据成员,新增数据成员
3)原虚函数,新增的虚函数
2.3其他情况
上面大致描述了一些基本框架情况,在此基础上还可以有其他的变形。
比如:
1)多重继承中,A,B——>
CA没有虚函数,B有虚函数
这对内存空间布局的影响
B的虚表指针,
B的数据成员,
A的数据成员,
C新增的数据成员
2)单单两个类间的虚继承
A——>
virtualB
a)无虚函数的情况
B的偏移表指针
B新增的数据成员
虚基类A的数据成员
b)有虚函数的情况
这还要看是否发生覆盖,如果没有覆盖:
虚基类A的虚表指针
如果有了覆盖:
B的偏移指针
分割
其他不再详述。
2.4覆盖、新增
在虚继承中,有分割这么一说——用0x00000000来分割非虚基类和虚基类。
但是,分割是否出现,这还取决于是否新增了虚函数。
其实,对于虚函数,都存在覆盖和新增的视角处理。
这涉及到对虚表的更新处理。
2.5本类的虚表
可以这么说,在继承中是不存在本类的虚表这么一说的。
都是在其基类的虚表基础之上,或进行覆盖,或进行新增。
当然了,一般的,新增的虚函数地址,是存放在第一个基类虚表里的。
2.6偏移表,虚表
偏移表中一般两项,第二项用于本类对虚基类的定位,是偏移相关。
而第一项,好像是本类的虚表相对于本类偏移表的偏移。
当本类没有虚表时,第一项就是0。
当本类的虚表在偏移之上时,该值为负,刚好是它们间的差值。
(一般如此)
为正的情况呢?