C++继承模型
在C++继承模型中,一个派生类对象表现出来的东西。是其自己的成员加上其基类成员的总和。
![](//img-blog.csdn.net/20140619143624171?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvbmVzdGxlcg==/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/SouthEast)
但这些成员怎样摆放。标准并未强制规定。一般而言,低地址放基类子对象,高地址放派生类对象。
以下从四个部分讨论C++继承模型:
- 单一继承不含虚函数
- 单一继承并含虚函数
- 多重继承
- 虚拟继承
1、单一继承不含虚函数
这样的继承关系非常easy,基类子对象包括在了派生类对象中,在内存中连续存放。但有一点须要注意,把类分解成多层可能会造成空间的膨胀。
比如:
#include <iostream> #include <vector> using namespace std; class Foo { public: int val; char bit1, bit2, bit3; }; class A { public: int val; char bit1; }; class B : public A { public: char bit2; }; class C : public B { public: char bit3; }; int main() { cout << "size Foo = " << sizeof(Foo) << endl; cout << "size C = " << sizeof(C) << endl; system("pause"); return 0; }
执行结果:
两个类中包括相同的成员,空间却差了一倍,这是因为基类须要边界对齐的缘故。
C++语言保证。出如今派生类中的基类子对象有其完整原样性,这是关键所在。为什么要使用这样牺牲空间的布局?原因是在对象之间拷贝时。仅仅对子对象进行成员拷贝而不影响派生类中的成员。
2、单一继承并含虚函数
基类中有虚函数。那么编译器会给基类生成一个virtual function table和一个vptr,派生类会继承此vptr,但不会指向同样的virtual function table,而是指向自己的virtual function table。毕竟派生类一般都会重写从基类继承的虚函数。关于vptr的摆放位置,要视编译器而定,要么放在对象开头,要么放在对象结尾。我手头的VS2013就把vptr放在了对象的开头处。
可以看到,派生类Point3d中的vptr属于Point2d子对象。所以当一个基类指针指向派生类时,可以顺利取得这个vptr然后调用所需的虚函数以表现多态性。
以下做个实验:
#include <iostream> #include <vector> using namespace std; class Foo { public: int x; }; class Bar : public Foo { public: int y; virtual void func() {} }; int main() { Bar bar; cout << &bar << endl; cout << &bar.x << endl; cout << &bar.y << endl; system("pause"); return 0; }
执行结果:
Foo类没有虚函数,也就没有vptr。
而派生类Bar有虚函数。编译器把它的vptr插在了类的开头处。先于基类成员摆放。
3、多重继承
对一个多重派生对象。将其地址指定给派生列表“最左端”的基类指针,情况将和单一继承时同样,由于二者都指向同样的起始地址。
对后继的基类指针的赋值,须要由编译器负责加上一个偏移地址。
比如有例如以下继承结构:
它的数据分布有可能例如以下:
如果有例如以下定义:
Vertex3d v3d; Vertex *pv; Point2d *p2d; Point3d *p3d;
操作例如以下:
pv = &v3d; p2d = &v3d; p3d = &v3d;
对第一种赋值操作。编译器会产生类似以下的伪代码:
pv = (Vertex *)(((char *)&v3d) + sizeof(Point3d));
由于从布局图能够看出,指向Vertex的指针须要跳过开头的Point3d部分才干指向数据自己的子对象。然后。对第二和第三种赋值操作,仅仅须要简单地拷贝其地址就好,由于Point2d指针和Point3d指针都指向对象v3d的起始地址。
4、虚拟继承
因为虚拟基类是共享的,所以在各个派生类中必需要由编译器加入某种信息,用来保存共享的虚拟基类的地址。关于怎样加入。各个编译器厂家的实现都有所不同,并且在未来也会有更新,这里就不详细说明了。除了通过对象来存取虚基类中的成员之外。通过指针和引用都会引起执行成本上的额外开销。一般而言,虚基类最有效的一种运用形式就是:一个抽象的虚基类。没有不论什么数据成员。
參考:
《深度探索C++对象模型》 P99-P123.