C++支持多重繼承，這和現實生活很類似，任何一個物體都不可能單一的屬于某一個類型。就像馬，第一想到的就是它派生自動物這個基類，但是它在某系地方可不可以說也派生自交通工具這一個基類呢？所以C++的多重繼承很有用，但是又引入了一個問題（專業術語叫做菱形繼承？）。動物和交通工具都是從最根本的基類——“事物”繼承而來，事物包含了兩個最基本的屬性，體積和質量。那么動物和交通工具都保存了基類成員變量——體積和質量的副本。而馬有繼承了這兩個類，那么馬就有兩份體積和質量，這是不合理的，編譯器無法確定使用哪一個，所以就會報錯。JAVA中不存在這樣的問題，因為JAVA不允許多重繼承，它只可能實現多個接口，而接口里面只包含一些函數聲明不包含成員變量，所以也不存在這樣的問題。

　　這個問題用具體代碼表述如下所示：

class A { public:int a; };class B : public A { };class C : public A { };class D : public B, public C { };int main() {D d;d.a = 1;return 0; }

　　這個代碼會報錯，因為d中保存了兩份A的副本，即有兩個成員變量a，一般不會報錯，但是一旦對D中的a使用，就會報一個“對a的訪問不明確”。虛繼承就可以解決這個問題。在探討虛函數之前，先來一個sizeof的問題。

　　

#include <stdio.h>class A { public:int a; };class B : virtual public A { };int main() {printf("%d\n", sizeof(B));return 0; }

　　B的大小是？首先回答0的是絕對錯的，理由我之前都說了。1也是錯的，不解釋。4也是錯的，如果B不是虛繼承自A的，那么4就是對的。正確答案是8，B虛繼承A了之后，比預想中的多了4個字節，這是怎么回事呢？這個通過調試是看不出來的，因為看不到類似于vftable的成員變量（實際上編譯器生成了一個類似的東西，但是調試時看不到，但是在觀察反匯編的時候，可以見到vbtable的字樣，應該是virtual base table的意思）。

　　虛繼承的提出就是為了解決多重繼承時，可能會保存兩份副本的問題，也就是說用了虛繼承就只保留了一份副本，但是這個副本是被多重繼承的基類所共享的，該怎么實現這個機制呢？編譯器會在派生類B的實例中保存一個A的實例，然后在B中加入一個變量，這個變量是A的實例在實際B實例中的偏移量，實際上B中并不直接保存offset的值，而是保存的一個指針，這個指針指向一個表vbtable，vbtable表中保存著所有虛繼承的基類在實例中的offset值，多個B的實例共享這個表，每個實例有個單獨的指針指向這個表，這樣就很好理解為什么多了4個字節了。用代碼表示就像下面這樣。

　　

class A { public:... };int vbtable_of_B[] = {offset(B::_a),... };class B ：virtual public A{ private:const int* vbtable = vbtable_of_B;A _a; };

　　每一個A的虛派生類，都會有自己的vbtable表，這個派生類的所有實例共享這個表，然后每個實例各自保存了一個指向vbtable表的指針。假如還有一個類C虛繼承了A，那么編譯器就會為它自動生成一個vbtable_of_C的表，然后C的實例都會有一個指向這個vbtable表的指針。

　　假如有多級的虛繼承會發生什么情況，就像下面這段代碼一樣：

#include <stdio.h>class A { public:int a; };class B : virtual public A {
public:
　　int b; };class C : virtual public B { };int main() {printf("%d\n", sizeof(C));return 0; }

　　程序運行的結果是16，按照之前的理論，大概會這么想。基類A里有1個變量，4個字節。B類虛繼承了A，所以它有一個A的副本和一個vbtable，還有自己的一個變量，那就是12字節。然后C類又虛繼承了B類，那么它有一個B的副本，一個vbtable，16字節。但實際上通過調試和反匯編發現，C中保存分別保存了A和B的副本（不包括B類的vbtable），8字節。然后有一個vbtable指針，4字節，表里面包含了A副本和B副本的偏移量。最后還有一個無用的4字節（？），一共16字節。不僅是這樣，每經過一層的虛繼承，便會多出4字節。這個多出來的四字節在反匯編中沒發現實際用途，所以這個有待探討，不管是編譯器不夠智能，還是有待其它作用，虛繼承和多重繼承都應該謹慎使用。

　　還是以上面的例子，假如C類是直接繼承B類，而不是使用虛繼承，那么C類的大小為12字節。它里面是直接保存了A和B的副本（不包含B的vbtable），然后還有一個自己的vbtable指針，所以一共12字節，沒有了上一段所說的最后的4個字節。

　　但是如果想下面一種繼承，會是什么情況？

#include <stdio.h>class A { public:int a; };class B : virtual public A { };class C : virtual public A { };class D : public B, public C{ };int main() {printf("%d\n", sizeof(D));return 0; }

　　D從B，C類派生出來，而B和C又同時虛繼承了A。輸出的結構是12，實際調試反匯編的時候發現，D中繼承了B和C的vbtable，這就是8字節，而同時還保存了一個A的副本，4字節，總共12字節。它和上面的多重虛繼承例子里的12字節是不一樣的。之前一個例子中只有一個vbtable，一個A的實例，末尾還有一個未知的4字節。而這個例子中是有兩個僅挨著的vbtable（都有效）和一個A的實例。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的C++虚继承(六) --- 虚继承浅析的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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