在虚拟继承的情况下类的大小

Question

在涉及虚函数的虚拟继承的情况下，谁能解释一下类的大小。

   class A{
          char k[ 3 ];
          public:
          virtual void a(){};
          };

   class B : public  A{
          char j[ 3 ];
          public:
          virtual  void b(){};
          };

   class C : public virtual A{
          char i[ 3 ];
          public:
          virtual void c(){};
          };

   class D : public B, public C{
          char h[ 3 ];
          public:
          virtual void d(){};
          };

类大小的输出是：

    sizeof(A): 8
    sizeof(B): 12
    sizeof(C): 16
    sizeof(D): 32

我使用的编译器是 gcc version 4.6.1 (Ubuntu/Linaro 4.6.1-9ubuntu3)

Answer 1

大小（A）：8

数组中 3 个字节，1 个字节填充，4 个字节用于 vptr（指向 vtable 的指针）

大小（B）：12

一个子对象：8 个，3 个字节用于额外数组，1 个字节填充

大小（C）：16

这可能会让你感到惊讶... 一个子对象：8 个，3 个字节用于额外数组，1 个字节填充，4 个字节指向 A 的指针

当你有虚拟继承时，虚拟基础子对象相对于完整类型开始的位置是未知的，因此在原始对象中添加了一个额外的指针来跟踪虚拟基础的位置。考虑这个例子：

struct A {};
struct B : virtual A {};
struct C : virtual A {};
struct D : B, C {};

当完整类型是 B 时，A 相对于 B 对象开始的位置可以不同于 B 的子对象 A 的位置最终对象D。如果这不明显，假设相对位置相同，并检查A相对于C在C最终对象或C子对象中D中的相对位置是否也可以得到维护。

至于最后一个例子，我不太想分析它……但你可以阅读Itanium C++ ABI 了解 C++ 对象模型的具体实现。所有其他实现没有太大区别。

---

最后一个例子：

大小（D）：32

D 包含一个 B 子对象 (12) 和一个 C 子对象 (16)，加上一个大小为 3 的附加数组和一个额外的填充位 1。

在这种特殊情况下，可能会出现的问题是，如果C 虚拟继承自A，为什么会有两个A 子对象，答案是虚拟基础意味着对象愿意共享这个base 与层次结构中也愿意共享它的任何其他类型。但在这种情况下，B 不愿意分享它的A 子对象，所以C 需要它自己的。

您应该能够通过将日志添加到不同级别的构造函数来跟踪这一点。对于A，让它在编译器中取一个值并从每个扩展类传递不同的值。

Answer 2

sizeof(C) 比sizeof(B) 更多，因为 C 类型的对象（因为它实际上是从 A 继承的）将包含一个指针（除了 B 类型的对象也将包含的 vptr）指向它从 A. Scott Meyers 继承的本身在他的书 More Effective C++ 的第 24 条中详细解释了这一点（大约 10 页）：“了解虚函数、多重继承、虚拟基类和 RTTI 的成本”

Answer 3

要知道数据结构的实际大小，您可以说编译器不要使用#pragma pack(1) 在内存中对齐它。要保存当前打包设置并在以后恢复它们，您还可以使用#pragma pack(push) 和#pragma pack(pop)。

Answer 4

这是我对所有字节的使用位置的最佳猜测：

              Avptr Bvptr CVptr DVptr k j i h k' j' i'  TOTAL
============= ========================================= =====
sizeof(A): 8    4                     4                   8
sizeof(B): 12        4                4 4                12
sizeof(C): 16              4          4 4 4              16
sizeof(D): 32                    4    4 4 4 4  4  4  4   32

地点：

• 每个 vptr 占用 4 个字节（64 位指针）
• char 数组每个占用 4 个字节（四舍五入以便对齐）
• k'、j' 和 i' 是那些通过 C 而不是 B 继承的变量的副本。