如何用虚函数确定类的大小？

Question

这是一个家庭作业问题。对于以下代码，

#include <iostream>
using namespace std;

class A
{
public:
    virtual void f(){}
};

class B
{
public:
    virtual void f2(){}
};

class C: public A, public B
{
public: 
    virtual void f3(){}
};

class D: public C
{
public:
    virtual void f4(){}
};

int main()
{
    cout<<sizeof(D)<<endl;
}

输出为：8

谁能解释一下它是8字节吗？如果 vtable 实现依赖于编译器，我应该在面试中回答这种问题？那么虚拟基类呢？

编辑：我正在使用 32 位平台。

Answer 1

这当然取决于实现。这会是一个糟糕的面试问题。一个优秀的 C++ 程序员可以相信 sizeof 是正确的，让编译器担心那些 vtable 的事情。

但是这里发生的情况是，典型的基于 vtable 的实现需要在 C 或 D 类的对象中的两个 vtable。每个基类都需要自己的 vtable。 C和D新增的虚方法可以通过从一个基类扩展vtable格式来处理，但是A和B使用的vtables不能合并。

在伪 C 代码中，这是 D 类型的最派生对象在我的实现中的外观（g++ 4.4.5 Linux x86）：

void* D_vtable_part1[] = { (void*) 0, &D_typeinfo, &A::f1, &C::f3, &D::f4 };
void* D_vtable_part2[] = { (void*) -4, &D_typeinfo, &B::f2 };

struct D {
  void** vtable_A;
  void** vtable_B;
};

D d = { D_vtable_part1 + 1, D_vtable_part2 + 1 };

Answer 2

在这个问题中，如果你尝试获取 Sizeof 类 A，它会给你答案“4”，因为 A 只有一个虚函数，所以它的 __vptr 将是“4”字节。

同样，如果你尝试获取 Sizeof 类 B，它会给你答案 '4'，因为 B 也只有一个虚函数，所以它的 __vptr 将是 '4' 字节。

但是类 C 继承了类 A 和 B 并且 C 本身具有虚函数。所以 C 将接收 2 个 __vptr 指针，并且对于它自己的虚函数 C 将使用继承的 __vptr。 因此，如果您尝试获取 Sizeof 类 C，它会给您答案 '8'，因为 C 有两个虚拟指针。

最后，D 类继承了 C 类，因此 D 将继承的 __vptr 用于它自己的虚函数，并且因为 C 类有 sizeof '8' 字节，所以 sizeof D 会给你答案 '8' 字节。

Answer 3

请原谅我含糊其辞，但您提到它本质上是家庭作业。

查看 sizeof() 为其他类返回什么。您的答案会因您的编译器以及您是在 32 位还是 64 位环境中而有所不同。

调查愉快！

Answer 4

对象的大小与它有多少方法无关，也与这些方法是否虚拟无关。对象的大小完全由其成员变量决定。

我不能确切地告诉你为什么你会得到 8 个字节的大小。由于您的类中没有数据成员，因此 C++ 编译器原则上可以生成一个完全不占用空间的类 [1]！我猜这 8 个字节是提供指向 vtbl 的指针所需的最小值，可能还有一些填充。

[1] 我认为。目前没有时间检查规范以了解 sizeof 是否可以返回 0。