Microsoft Visual C++虚拟多继承 对象模型初步分析
狄骏锋 2004/8/25
前些日子看 <<Inside the c++ object module>> 一书，很受启发。因此对Microsoft Visual C++在虚拟多继承的情况下进行了分析。请高手指正，相互学习。
以如下例子说明：
class A{
public:
A():k(50){};
virtual void fun() { cout << "funA" << endl; }
int k;
};
class B: virtual public A {
public:
virtual void fun() { cout << "funB" << endl; }
virtual void funB(){cout << "funBB "<<endl;};
B():i(70){};
int i;
};
class C: virtual public A {
public:
virtual void fun() { cout << "funC" << endl; }
C():i(30){};
int i;
};
class D :public B,public C
{
public:
virtual void fun(){cout << "funD"<<endl;};
virtual void funD(){cout << "funDD "<<endl;};
D():d(100){};
int d;
};
经分析A,B,C,D对象的内存结构图如下：
-------- ---------
|Vptr |---->|A::fun |
|------- ---------
| k |
--------
对象A的内存结构图
------------------
| Vptr (class B) |-----> 指向B中非重载虚函数列表，例B::funB
------------------
| 偏移量，值为12 |------> 编译器插进的指针，为距离底下Vptr的偏移量
------------------
| i (B::i) |
------------------
| 0 (编译器插入|
| 4个字节值为0) |
------------------ ----------
| Vptr |----->| B::fun |
------------------ ----------
| k (A::k) |
-------------------
对象B的内存结构图
------------------
| Vptr (class C) |--->指向C中非重载的虚函数列表，因C无非重载的虚函数,访问出错。
------------------
| i (C::i) |
------------------
| 0 (编译器插入|
| 4个字节值为0) |
------------------ ----------
| Vptr |----->| C::fun |
------------------ ----------
| k (A::k) |
-------------------
对象C的内存结构图
------------------
| Vptr (class D) |-----> 为B中非重载虚函数和D中非重载虚函数列表，例为B::funB, D::funD
------------------
| 偏移量，值为24 |------> 编译器插进的指针，为距离底下Vptr的偏移量
------------------
| i (B::i) |
------------------
| Vptr (Class C)|----->指向C中非重载的虚函数列表，因C无非重载的虚函数，访问出错
------------------
| i (C::i) |
------------------
| d (D::d) |
------------------
| 0 (编译器插入|
| 4个字节值为0) |
------------------ ----------
| Vptr |----->| D::fun |
------------------ ----------
| k (A::k) |
-------------------
对象D的内存结构图
由此得出以下结论：
1． 在处理虚拟多继承时，子类（例中 B, C）顶部第一个指针为指向自己类虚函数表，
不包括虚拟继承基类的虚函数列表。即虚拟基类虚函数和子类虚函数分开处理。
2． 在子类有非重载虚函数存在的情况下，编译器在接下来的4个字节插入一个偏移量指针，
值为距离底下Vptr指针的偏移量。
3． 上图B C D 中底下的Vptr指针通过thunk技术，自动指向子类的重载虚函数列表。
4． 编译器在Vptr指针上面插入4个字节的0。
5． D的内存结构图的第一个Vptr指向的虚函数列表遵循如下规则：虚函数表为第一个父类
（例为B）中非重载虚函数和D中非重载虚函数合成的列表。若第一个父类（例为B）
中无非重载虚函数，则为第二个父类（例为C）中非重载虚函数和D中非重载虚函数合
成的列表。
付测试函数：稍修改即可测试其他情况。
typedef void (*Fun)(void);
int main() {
D objClass;
D d;
cout << sizeof(A)<<endl;
cout << sizeof(B)<<endl;
cout << sizeof(C)<<endl;
cout << sizeof(D)<<endl;
cout << "Address of virtual pointer " << (&objClass+0) << endl;
cout << "Value at virtual pointer i.e. Address of virtual table "
<< (int*)*(int*)(&objClass+0) << endl;
cout << "Value at first entry of virtual table "
<< (int*)*(int*)*(int*)(&objClass+0) << endl;
cout << endl << "Executing virtual function" << endl << endl;
Fun pFun = (Fun)(*((int*)*(int*)(&objClass+0)+0));
pFun();
cout << "Address of virtual pointer " << (int *)((char * )&d+28) << endl;
cout << "Value at virtual pointer i.e. Address of virtual table "
<< (int*)*(int*)((char *)&d+28) << endl;
cout << "Value at first entry of virtual table "
<< (int*)*(int*)*(int*)((char *)&d+28) << endl;
cout << endl << "Executing virtual function" << endl << endl;
Fun pFun2 = (Fun)(*((int*)*(int*)((char *)&d+28)+0));
pFun2();
return 0;
}