虛繼承之單繼承的記憶體布局

C＋＋2.0以後全面支援虛函數與虛繼承，這兩個特性的引入為C＋＋增強了不少功能，也引入了不少煩惱。虛函數與虛繼承有哪些特性，今天就不記錄了，如果能搞瞭解一下編譯器是如何?虛函數和虛繼承，它們在類的記憶體空間中又是如何布局的，卻可以對C＋＋的瞭解深入不少。這段時間花了一些時間瞭解這些玩意，搞得偶都，不過總算有些收穫，嘿嘿。

先看一段代碼
class A
{
      virtual aa(){};
};

class B : public virtual  A
{
      char j[3];                                    //加入一個變數是為了看清楚class中的vfptr放在什麼位置
      public:
            virtual bb(){};
};
class C : public virtual B
{
      char i[3];
      public:
            virtual cc(){};
};

這次先不給結果，先分析一下，也好加強一下印象。
1、對於class A，由於只有一個虛函數，那麼必須得有一個對應的虛函數表，來記錄對應的函數入口地址。同時在class A的記憶體空間中之需要有個vfptr_A指向該表。sizeof（A）也很容易確定，為4。
2、對於class B，由於class B虛基礎了class A，同時還擁有自己的虛函數。那麼class B中首先擁有一個vfptr_B，指向自己的虛函數表。還有char j[3]，做一次alignment，一般大小為4。可虛繼承該如何?咧？this is 啊 problem！偶之前是不曉得的，還好C++ Object Model上有介紹。首先要通過加入一個虛l類指標（記vbptr_B_A）來指向其父類，然後還要包含父類的所有內容。有些複雜了，不過還不難想象。sizeof（B）= 4＋4＋4＋4＝16（vfptr_B、char j[3]做alignment、vbptr_B_A和class A）。
3、在接著是class C了。class C首先也得有個vfptr_C，然後是char i[3]，然後是vbptr_C_B，然後是class B，所以sizeof（C）＝4＋4＋4＋16＝28（vfptr_C、char i[3]做alignment、vbptr_C_A和class B）。

在VC 6.0下寫了個程式，把上面幾個類的大小列印出來，果然結果為4、16、28。hoho搞定！真的搞定了？也許經過上面的分析，雖然每個類具體的記憶體布局還不大清楚，但其中的內容應該不會錯了。嘿嘿，在沒跟蹤時偶確實也是這麼想的，但結果卻是……

VC中虛繼承的記憶體布局——單繼承
畫了個圖，簡單表示一下我跟蹤後的結果

虛基礎之單繼承時的記憶體布局圖

class A的情況太簡單，沒問題。從class B的記憶體布局圖可以得出下面的結論。
1、vf_ptr B放在了類的首部，那麼如果要想直接拿memcpy完成類的複製是很危險的，用struct也是不行的。改天再深入學習一下struct 和class的區別，可以看出這裡的差別來。
2、vbtbl_ptr_B，為什麼不是先前我描述的vbptr_B_A呢？因為這個指標與我先前猜測的內容有很大區別。這個指標指向的是class B的虛類表（嗯，俺自個兒起的名字，實在是學藝不精）。看看VB table，VB table有兩項，第一項為FFFFFFFC，這一項的值可能沒啥意義，可能是為了保證虛類表不為空白吧。第二項為8，看起來像是class B中的class A相對該vbtbl_ptr_B的位移，也就是一個offset。類似的方法在C＋＋ Object Model（P121）有介紹，可以去看看。
class C的記憶體布局就比較複雜了，不過它的記憶體布局也更一步說明我對vbtbl_ptr_B中的內容，也就是虛類表的理解是正確的。不過值得關注的是class B中的class A在布局時被移到前面去了，雖然整個大小沒變，但這樣一來如果做這樣的操作  C c; B *b;b=&c;時b的操作如何呢？此時只要從c的虛類表裡獲得class B的位置既可賦值給b。但是在構建class C時會複雜一些，後面的使用還是非常簡單的，效率也比較高。class A的記憶體布局被前移可能是考慮倒C的虛繼承順序吧。

結論
1、VC在編譯時間會把vfptr放到類的頭部；
2、VC採用虛表指標（vbtbl_ptr）來確定某個類所繼承的虛類。
3、VC會重新調整虛繼承的父類在子類中記憶體布局。（具體規則還不清楚）
4、VC中虛類表中的第一項是無意義的，可能是為了保證sizeof（虛類表）!=0;後面的內容為父類在子類中相對該虛類表指標的位移量。

目前看來虛繼承在單一繼承時的記憶體布局還是比較清晰的，不過多重繼承呢？這就太bt了，簡單的多重繼承還沒弄清楚呢，再來個虛繼承，豈不只有。以後等俺有興趣的時候，在找這事做吧。