C++虛函數(shù)與靜態(tài)、動(dòng)態(tài)綁定的示例分析

這篇文章主要介紹了C++虛函數(shù)與靜態(tài)、動(dòng)態(tài)綁定的示例分析，具有一定借鑒價(jià)值，感興趣的朋友可以參考下，希望大家閱讀完這篇文章之后大有收獲，下面讓小編帶著大家一起了解一下。

覆蓋：如果派生類(lèi)中的方法，和基類(lèi)繼承來(lái)的某個(gè)方法，返回值、函數(shù)名、參數(shù)列表都相同，而且基類(lèi)的方法是virtual虛函數(shù)，那么派生類(lèi)的這個(gè)方法，自動(dòng)處理成虛函數(shù)，它們之間成為覆蓋關(guān)系；也就是說(shuō)派生類(lèi)會(huì)在自己虛函數(shù)表中將從基類(lèi)繼承來(lái)的虛函數(shù)進(jìn)行替換，替換成派生類(lèi)自己的。

靜態(tài)綁定：編譯時(shí)期的多態(tài)，通過(guò)函數(shù)的重載以及模板來(lái)實(shí)現(xiàn)，也就是說(shuō)調(diào)用函數(shù)的地址在編譯時(shí)期我們就可以確定，在匯編代碼層次，呈現(xiàn)的就是 call 函數(shù)名；

動(dòng)態(tài)綁定：運(yùn)行時(shí)期的多態(tài)，通過(guò)派生類(lèi)重寫(xiě)基類(lèi)的虛函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在匯編代碼層次，呈現(xiàn)的就是 call 寄存器，寄存器的值只有運(yùn)行起來(lái)我們才可以確定。

不存在虛函數(shù)

#include <iostream>
#include <typeinfo>
class Base
{
public:
  Base(int data = 10): ma(data) {}
  ~Base() {};
 
  void show() {
    std::cout << "Base::show()" << std::endl;
  }
 
  void show(int data) {
    std::cout << "Base::show()" << data << std::endl;
  }
 
protected:
  int ma;
 
};
 
class Derive :public Base 
{
public:
  Derive(int data) :Base(data), mb(data) {}
  ~Derive() {}
  void show() {
    std::cout << "Derive::show()" << std::endl;
  }
 
private:
  int mb;
};
 
int main() {
 
  Derive d(50);
  Base *pb = &d;
  pb->show();//靜態(tài)（編譯時(shí)期）綁定(函數(shù)調(diào)用) Base::show (06F12E4h)   
  pb->show(10);//Base::show (06F12BCh)
 
  std::cout << "Base size:" << sizeof(Base) << std::endl;//4
  std::cout << "Derive size:" << sizeof(Derive) << std::endl;//8
 
  std::cout << typeid(pb).name() << std::endl;//class Base *
  std::cout << typeid(*pb).name() << std::endl;//class Base 
 
  return 0;
 
 }

打斷點(diǎn)，F(xiàn)5進(jìn)入調(diào)試，點(diǎn)擊反匯編

可以看到調(diào)用的都是基類(lèi)的show(),在編譯階段已經(jīng)生成指令調(diào)用Base下的show；

可以看到結(jié)果：
因?yàn)閜b是Base類(lèi)型的指針，所以調(diào)用的都是Base類(lèi)的成員方法；
基類(lèi)Base只有一個(gè)數(shù)據(jù)成員ma，所以大小只有4字節(jié)；
派生類(lèi)Derive繼承了ma，其次還有自己的mb，所以有8字節(jié)；
pb的類(lèi)型是一個(gè)class Base *；
*pb的類(lèi)型是一個(gè)class Base。
為了更好地理解上述過(guò)程，我們簡(jiǎn)單畫(huà)圖如下：

為什么Base *類(lèi)型的指針，Derive類(lèi)型的對(duì)象，調(diào)用方法的時(shí)候是Base而不是Derive呢？
原因如上圖：
Derive類(lèi)繼承了Base類(lèi)，導(dǎo)致了派生類(lèi)的大小要比基類(lèi)大，而pb的類(lèi)型是基類(lèi)的指針，所以通過(guò)pb調(diào)用方法時(shí)只能訪(fǎng)問(wèn)到Derive中從Base繼承而來(lái)的方法，訪(fǎng)問(wèn)不到自己重寫(xiě)的方法（指針的類(lèi)型限制了指針解引用的能力）

基類(lèi)定義虛函數(shù)

#include <iostream>
#include <typeinfo>
class Base
{
public:
  Base(int data = 10): ma(data) {}
  ~Base() {};
 
  //虛函數(shù)
  virtual void show() {
    std::cout << "Base::show()" << std::endl;
  }
 
  void show(int data) {
    std::cout << "Base::show()" << data << std::endl;
  }
 
protected:
  int ma;
 
};
 
class Derive :public Base 
{
public:
  Derive(int data) :Base(data), mb(data) {}
  ~Derive() {}
  void show() {
    std::cout << "Derive::show()" << std::endl;
  }
 
private:
  int mb;
};
 
int main() {
 
  Derive d(50);
  Base *pb = &d;
 
  /*
  pb->show();
  pb 指針是base類(lèi)型，如果發(fā)現(xiàn)Base中的show是虛函數(shù)，就進(jìn)行動(dòng)態(tài)綁定
mov         ecx,dword ptr [pb]  
00292B01 8B 45 D4             mov         eax,dword ptr [pb]   //將pb指向的內(nèi)存前4個(gè)字節(jié)放入ecx寄存器，pb指向derive對(duì)象，前四個(gè)字節(jié)即vfptr，將虛函數(shù)表地址加載到eax
00292B04 8B 10                mov         edx,dword ptr [eax]  //將eax 的前四個(gè)字節(jié) 即Derive::show 加載到edx中
00292B06 8B F4                mov         esi,esp
00292B08 8B 4D D4             mov         ecx,dword ptr [pb]
00292B0B 8B 02                mov         eax,dword ptr [edx]
00292B0D FF D0                call        eax   //虛函數(shù)的地址
00292B0F 3B F4                cmp         esi,esp
00292B11 E8 9C E7 FF FF       call        __RTC_CheckEsp (02912B2h)
我們可以看到這一次，匯編碼call的就不是確切的函數(shù)地址了，而是寄存器eax；
那么就很好理解了：
eax寄存器里存放的是什么內(nèi)容，編譯階段根本無(wú)從知曉，只能在運(yùn)行的時(shí)候確定；
故，動(dòng)態(tài)綁定。
  pb->show(10);  如果發(fā)現(xiàn)show是普通函數(shù)，就進(jìn)行靜態(tài)綁定 call Base::show
  
  */
  pb->show();//
  pb->show(10);//
 
  std::cout << "Base size:" << sizeof(Base) << std::endl;//8
  std::cout << "Derive size:" << sizeof(Derive) << std::endl;//12
 
  std::cout << typeid(pb).name() << std::endl;//class Base *
  /*
  pb的類(lèi)型：Base類(lèi)型，查看Base中有沒(méi)有虛函數(shù)
  （1）Base中沒(méi)有虛函數(shù)*pb識(shí)別的就是編譯時(shí)期的類(lèi)型 *pb 就是Base類(lèi)型
  (2) Base中有虛函數(shù)，*pb識(shí)別的就是運(yùn)行時(shí)期的類(lèi)型 RTTI類(lèi)型:Derive
  */
  std::cout << typeid(*pb).name() << std::endl;//class Derive 
 
  return 0;
 
 }

在我們添加了virtual關(guān)鍵字后，對(duì)應(yīng)的函數(shù)就變成了虛函數(shù)；
那么，一個(gè)類(lèi)添加了虛函數(shù)，對(duì)這個(gè)類(lèi)有什么影響呢？

• 首先，如果類(lèi)里面定義了虛函數(shù)，那么編譯階段，編譯器給這個(gè)類(lèi)類(lèi)型產(chǎn)生一個(gè)唯一的vftable虛函數(shù)表，虛函數(shù)表中主要存儲(chǔ)的內(nèi)容是：RTTI(Run-time Type Information)指針和虛函數(shù)的地址，當(dāng)程序運(yùn)行時(shí)，每一張?zhí)摵瘮?shù)表都會(huì)加載到內(nèi)存的.rodata區(qū)；

• 一個(gè)類(lèi)里面定義了虛函數(shù)，那么這個(gè)類(lèi)定義的對(duì)象，在運(yùn)行時(shí)，內(nèi)存中會(huì)多存儲(chǔ)一個(gè)vfptr虛函數(shù)指針，指向了對(duì)應(yīng)類(lèi)型的虛函數(shù)表vftable；

• 一個(gè)類(lèi)型定義的n個(gè)對(duì)象，他們的vfptr指向的都是同一張?zhí)摵瘮?shù)表；

• 一個(gè)類(lèi)里面虛函數(shù)的個(gè)數(shù)，不影響對(duì)象內(nèi)存的大小(vfptr)，影響的是虛函數(shù)表的大小。

• 如果派生類(lèi)中的方法和從基類(lèi)繼承來(lái)的某個(gè)方法中返回值、函數(shù)名以及參數(shù)列表都相同，且基類(lèi)的方法是virtual，那么派生類(lèi)的這個(gè)方法，自動(dòng)處理成虛函數(shù)

圖示如下：（以Base為例）

虛函數(shù)表
1、RTTI，存放的是類(lèi)型信息，也就是（Base或者Derive）
2、偏移地址：虛函數(shù)指針相對(duì)于對(duì)象內(nèi)存空間的偏移，一般vfptr都在0偏移位置
3、下面的函數(shù)時(shí)虛函數(shù)入口地址

在Derive類(lèi)中，由于重寫(xiě)了show(),因此在Derive的虛函數(shù)表中，是使用子類(lèi)的show()方法代替了Base類(lèi)的show()

VS的工具來(lái)查看虛函數(shù)表的有關(guān)信息

1 找到

2 在打開(kāi)的窗口中切換到當(dāng)前工程所在目錄：

C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio\2017\Community>cd C:\Users\Admin\source\repos\C++test\

3 輸入命令：cl XXX.cpp /d1reportSingleClassLayoutXX(第一個(gè)XXX表示源文件的名字，第二個(gè)代表你想查看的類(lèi)類(lèi)型，我這里就是Derive)

以看到class Derived的對(duì)象的內(nèi)存布局，在派生類(lèi)對(duì)象的開(kāi)始包含了基類(lèi)Base的對(duì)象，其中有一個(gè)虛表指針，指向的就是下面的Derived::$vftable@ （virtual function table），表中包含了Derived類(lèi)中所有的虛函數(shù)

多重繼承、多繼承 的虛函數(shù)表 1 內(nèi)存分布

假設(shè)有一個(gè)基類(lèi)ClassA，一個(gè)繼承了該基類(lèi)的派生類(lèi)ClassB，并且基類(lèi)中有虛函數(shù)，派生類(lèi)實(shí)現(xiàn)了基類(lèi)的虛函數(shù)。
我們?cè)诖a中運(yùn)用多態(tài)這個(gè)特性時(shí)，通常以?xún)煞N方式起手：
(1) ClassA *a = new ClassB();
(2) ClassB b; ClassA *a = &b;
以上兩種方式都是用基類(lèi)指針去指向一個(gè)派生類(lèi)實(shí)例，區(qū)別在于第1個(gè)用了new關(guān)鍵字而分配在堆上，第2個(gè)分配在棧上

請(qǐng)看上圖，不同兩種方式起手僅僅影響了派生類(lèi)對(duì)象實(shí)例存在的位置。
以左圖為例，ClassA *a是一個(gè)棧上的指針。
該指針指向一個(gè)在堆上實(shí)例化的子類(lèi)對(duì)象?；?lèi)如果存在虛函數(shù)，那么在子類(lèi)對(duì)象中，除了成員函數(shù)與成員變量外，編譯器會(huì)自動(dòng)生成一個(gè)指向**該類(lèi)的虛函數(shù)表(這里是類(lèi)ClassB)**的指針，叫作虛函數(shù)表指針。通過(guò)虛函數(shù)表指針，父類(lèi)指針即可調(diào)用該虛函數(shù)表中所有的虛函數(shù)。

2 類(lèi)的虛函數(shù)表與類(lèi)實(shí)例的虛函數(shù)指針

首先不考慮繼承的情況。如果一個(gè)類(lèi)中有虛函數(shù)，那么該類(lèi)就有一個(gè)虛函數(shù)表。
這個(gè)虛函數(shù)表是屬于類(lèi)的，所有該類(lèi)的實(shí)例化對(duì)象中都會(huì)有一個(gè)虛函數(shù)表指針去指向該類(lèi)的虛函數(shù)表。
從第一部分的圖中我們也能看到，一個(gè)類(lèi)的實(shí)例要么在堆上，要么在棧上。也就是說(shuō)一個(gè)類(lèi)可以有很多很多個(gè)實(shí)例。但是！一個(gè)類(lèi)只能有一個(gè)虛函數(shù)表。在編譯時(shí)，一個(gè)類(lèi)的虛函數(shù)表就確定了，這也是為什么它放在了只讀數(shù)據(jù)段中。

3 多態(tài)代碼及多重繼承情況

在第二部分中，我們討論了在沒(méi)有繼承的情況下，虛函數(shù)表的邏輯結(jié)構(gòu)。
那么在有繼承情況下，只要基類(lèi)有虛函數(shù)，子類(lèi)不論實(shí)現(xiàn)或沒(méi)實(shí)現(xiàn)，都有虛函數(shù)表。

#include <iostream>
 
using namespace std;
 
class ClassA
{
public:
  ClassA() { cout << "ClassA::ClassA()" << endl; }
  virtual ~ClassA() { cout << "ClassA::~ClassA()" << endl; }
 
  void func1() { cout << "ClassA::func1()" << endl; }
  void func2() { cout << "ClassA::func2()" << endl; }
 
  virtual void vfunc1() { cout << "ClassA::vfunc1()" << endl; }
  virtual void vfunc2() { cout << "ClassA::vfunc2()" << endl; }
private:
  int aData;
};
 
class ClassB : public ClassA
{
public:
  ClassB() { cout << "ClassB::ClassB()" << endl; }
  virtual ~ClassB() { cout << "ClassB::~ClassB()" << endl; }
 
  void func1() { cout << "ClassB::func1()" << endl; }
  virtual void vfunc1() { cout << "ClassB::vfunc1()" << endl; }
private:
  int bData;
};
 
class ClassC : public ClassB
{
public:
  ClassC() { cout << "ClassC::ClassC()" << endl; }
  virtual ~ClassC() { cout << "ClassC::~ClassC()" << endl; }
 
  void func2() { cout << "ClassC::func2()" << endl; }
  virtual void vfunc2() { cout << "ClassC::vfunc2()" << endl; }
private:
  int cData;
};
 
 
int main()
{
  ClassC c;
 
  return 0;
}

請(qǐng)看上面代碼
(1) ClassA是基類(lèi), 有普通函數(shù): func1() func2() 。虛函數(shù): vfunc1() vfunc2() ~ClassA()
(2) ClassB繼承ClassA, 有普通函數(shù): func1()。虛函數(shù): vfunc1() ~ClassB()
(3) ClassC繼承ClassB, 有普通函數(shù): func2()。虛函數(shù): vfunc2() ~ClassB()
基類(lèi)的虛函數(shù)表和子類(lèi)的虛函數(shù)表不是同一個(gè)表。下圖是基類(lèi)實(shí)例與多態(tài)情形下，數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)。注意，虛函數(shù)表是在編譯時(shí)確定的，屬于類(lèi)而不屬于某個(gè)具體的實(shí)例。虛函數(shù)在代碼段，僅有一份
ClassB繼承與ClassA，其虛函數(shù)表是在ClassA虛函數(shù)表的基礎(chǔ)上有所改動(dòng)的，變化的僅僅是在子類(lèi)中重寫(xiě)的虛函數(shù)。如果子類(lèi)沒(méi)有重寫(xiě)任何父類(lèi)虛函數(shù)，那么子類(lèi)的虛函數(shù)表和父類(lèi)的虛函數(shù)表在內(nèi)容上是一致的

ClassA *a = new ClassB();
a->func1();                    // "ClassA::func1()"   隱藏了ClassB的func1()
a->func2();                    // "ClassA::func2()"
a->vfunc1();                   // "ClassB::vfunc1()"  重寫(xiě)了ClassA的vfunc1()
a->vfunc2();                   // "ClassA::vfunc2()"

這個(gè)結(jié)果不難想象，看上圖，ClassA類(lèi)型的指針a能操作的范圍只能是黑框中的范圍，之所以實(shí)現(xiàn)了多態(tài)完全是因?yàn)樽宇?lèi)的虛函數(shù)表指針與虛函數(shù)表的內(nèi)容與基類(lèi)不同
這個(gè)結(jié)果已經(jīng)說(shuō)明了C++的隱藏、重寫(xiě)(覆蓋)特性。

同理，也就不難推導(dǎo)出ClassC的邏輯結(jié)構(gòu)圖了
類(lèi)的繼承情況是: ClassC繼承ClassB，ClassB繼承ClassA
這是一個(gè)多次單繼承的情況。(多重繼承)

4、多繼承下的虛函數(shù)表 (同時(shí)繼承多個(gè)基類(lèi))

多繼承是指一個(gè)類(lèi)同時(shí)繼承了多個(gè)基類(lèi)，假設(shè)這些基類(lèi)都有虛函數(shù)，也就是說(shuō)每個(gè)基類(lèi)都有虛函數(shù)表，那么該子類(lèi)的邏輯結(jié)果和虛函數(shù)表是什么樣子呢？

#include <iostream>
 
using namespace std;
 
class ClassA1
{
public:
  ClassA1() { cout << "ClassA1::ClassA1()" << endl; }
  virtual ~ClassA1() { cout << "ClassA1::~ClassA1()" << endl; }
 
  void func1() { cout << "ClassA1::func1()" << endl; }
 
  virtual void vfunc1() { cout << "ClassA1::vfunc1()" << endl; }
  virtual void vfunc2() { cout << "ClassA1::vfunc2()" << endl; }
private:
  int a1Data;
};
 
class ClassA2
{
public:
  ClassA2() { cout << "ClassA2::ClassA2()" << endl; }
  virtual ~ClassA2() { cout << "ClassA2::~ClassA2()" << endl; }
 
  void func1() { cout << "ClassA2::func1()" << endl; }
 
  virtual void vfunc1() { cout << "ClassA2::vfunc1()" << endl; }
  virtual void vfunc2() { cout << "ClassA2::vfunc2()" << endl; }
  virtual void vfunc4() { cout << "ClassA2::vfunc4()" << endl; }
private:
  int a2Data;
};
 
class ClassC : public ClassA1, public ClassA2
{
public:
  ClassC() { cout << "ClassC::ClassC()" << endl; }
  virtual ~ClassC() { cout << "ClassC::~ClassC()" << endl; }
 
  void func1() { cout << "ClassC::func1()" << endl; }
 
  virtual void vfunc1() { cout << "ClassC::vfunc1()" << endl; }
  virtual void vfunc2() { cout << "ClassC::vfunc2()" << endl; }
  virtual void vfunc3() { cout << "ClassC::vfunc3()" << endl; }
};
 
 
int main()
{
  ClassC c;
 
  return 0;
}

ClassA1是第一個(gè)基類(lèi)，擁有普通函數(shù)func1()，虛函數(shù)vfunc1() vfunc2()。
ClassA2是第二個(gè)基類(lèi)，擁有普通函數(shù)func1()，虛函數(shù)vfunc1() vfunc2()，vfunc4()。
ClassC依次繼承ClassA1、ClassA2。普通函數(shù)func1(),虛函數(shù)vfunc1() vfunc2() vfunc3()。

在多繼承情況下，有多少個(gè)基類(lèi)就有多少個(gè)虛函數(shù)表指針，前提是基類(lèi)要有虛函數(shù)才算上這個(gè)基類(lèi)。
如圖，虛函數(shù)表指針01指向的虛函數(shù)表是以ClassA1的虛函數(shù)表為基礎(chǔ)的，子類(lèi)的ClassC::vfunc1(),和vfunc2()的函數(shù)指針覆蓋了虛函數(shù)表01中的虛函數(shù)指針01的位置、02位置。當(dāng)子類(lèi)有多出來(lái)的虛函數(shù)時(shí)，添加在第一個(gè)虛函數(shù)表中。注意：
1.子類(lèi)虛函數(shù)會(huì)覆蓋每一個(gè)父類(lèi)的每一個(gè)同名虛函數(shù)。
2.父類(lèi)中沒(méi)有的虛函數(shù)而子類(lèi)有，填入第一個(gè)虛函數(shù)表中，且用父類(lèi)指針是不能調(diào)用。
3.父類(lèi)中有的虛函數(shù)而子類(lèi)沒(méi)有，則不覆蓋。僅子類(lèi)和該父類(lèi)指針能調(diào)用

虛基類(lèi)和多重繼承

什么是多重繼承

多重繼承，很好理解，一個(gè)派生類(lèi)如果只繼承一個(gè)基類(lèi)，稱(chēng)作單繼承；
一個(gè)派生類(lèi)如果繼承了多個(gè)基類(lèi)，稱(chēng)作多繼承。
如圖所示：

多重繼承的優(yōu)點(diǎn)
這個(gè)很好理解：
多重繼承可以做更多的代碼復(fù)用！
派生類(lèi)通過(guò)多重繼承，可以得到多個(gè)基類(lèi)的數(shù)據(jù)和方法，更大程度的實(shí)現(xiàn)了代碼復(fù)用。

關(guān)于菱形繼承的問(wèn)題
凡事有利也有弊，對(duì)于多繼承而言，也有自己的缺點(diǎn)。
我們先通過(guò)了解菱形繼承來(lái)探究多重繼承的缺點(diǎn)：
菱形繼承是多繼承的一種情況，繼承方式如圖所示：

從圖中我們可以看到：
類(lèi)B和類(lèi)C從類(lèi)A單繼承而來(lái)；
而類(lèi)D從類(lèi)B和類(lèi)C多繼承而來(lái)。
那么這樣繼承會(huì)產(chǎn)生什么問(wèn)題呢？
我們來(lái)看代碼：

#include <iostream>
 
using namespace std;
class A
{
public:
  A(int data) :ma(data) { cout << "A()" << endl; }
  ~A() { cout << "~A()" << endl; }
protected:
  int ma;
};
class B :public A
{
public:
  B(int data) :A(data), mb(data) { cout << "B()" << endl; }
  ~B() { cout << "~B()" << endl; }
protected:
  int mb;
};
class C :public A
{
public:
  C(int data) :A(data), mc(data) { cout << "C()" << endl; }
  ~C() { cout << "~C()" << endl; }
protected:
  int mc;
};
class D :public B, public C
{
public:
  D(int data) : B(data), C(data), md(data) { cout << "D()" << endl; }
  ~D() { cout << "~D()" << endl; }
protected:
  int md;
};
int main()
{
  D d(10);
 
  return 0;
}

通過(guò)運(yùn)行結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題：
對(duì)于基類(lèi)A而言，構(gòu)造了兩次，析構(gòu)了兩次！
并且，通過(guò)分析各個(gè)派生類(lèi)的內(nèi)存布局我們可以看到：

對(duì)于派生類(lèi)D來(lái)說(shuō)，間接繼承的基類(lèi)A中的數(shù)據(jù)成員ma重復(fù)了！
這對(duì)資源來(lái)說(shuō)是一種浪費(fèi)與消耗。
（如果多繼承的數(shù)量增加，那么派生類(lèi)中重復(fù)的數(shù)據(jù)也會(huì)增加?。?/p>

查看D類(lèi)的內(nèi)存布局：

其他多重繼承的情況

除了菱形繼承外，還有其他多重繼承的情況，也會(huì)出現(xiàn)相同的問(wèn)題

比如說(shuō)圖中呈現(xiàn)的：半圓形繼承。

如何解決多重繼承的問(wèn)題

通過(guò)分析我們知道了，多重繼承的主要問(wèn)題是，通過(guò)多重繼承，有可能得到重復(fù)的基類(lèi)數(shù)據(jù)，并且可能重復(fù)的構(gòu)造和析構(gòu)同一個(gè)基類(lèi)對(duì)象。
那么如何能夠避免重復(fù)現(xiàn)象的產(chǎn)生呢？
答案就是：=》虛基類(lèi)。

什么是虛基類(lèi)
要理解虛基類(lèi)，我們首先需要認(rèn)識(shí)virtual關(guān)鍵字的使用場(chǎng)景：

修飾成員方法時(shí)：產(chǎn)生虛函數(shù)；
修飾繼承方式時(shí)：產(chǎn)生虛基類(lèi)。
對(duì)于被虛繼承的類(lèi)，稱(chēng)作虛基類(lèi)。
比如說(shuō)：

class A
{
	XXXXXX;
};
class B : virtual public A
{
	XXXXXX;
};

對(duì)于這個(gè)示例而言，B虛繼承了A，所以把A稱(chēng)作虛基類(lèi)。

虛基類(lèi)如何解決問(wèn)題

那么虛基類(lèi)如何解決上述多重繼承產(chǎn)生的重復(fù)問(wèn)題呢？
我們來(lái)看代碼：

#include <iostream>
 
using namespace std;
class A
{
public:
  A(int data) :ma(data) { cout << "A()" << endl; }
  ~A() { cout << "~A()" << endl; }
protected:
  int ma;
};
class B :virtual public A
{
public:
  B(int data) :A(data), mb(data) { cout << "B()" << endl; }
  ~B() { cout << "~B()" << endl; }
protected:
  int mb;
};
class C :virtual public A
{
public:
  C(int data) :A(data), mc(data) { cout << "C()" << endl; }
  ~C() { cout << "~C()" << endl; }
protected:
  int mc;
};
class D :public B, public C
{
public:
  D(int data) : B(data), C(data), md(data) { cout << "D()" << endl; }
  ~D() { cout << "~D()" << endl; }
protected:
  int md;
};

提示說(shuō)："A::A" : 沒(méi)有合適的默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)可用；
為什么會(huì)這樣呢？
我們可以這么理解：

剛開(kāi)始B和C單繼承A的時(shí)候，實(shí)例化對(duì)象時(shí)，會(huì)首先調(diào)用基類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)，也就是A的構(gòu)造函數(shù)，到了D，由于多繼承了B和C，所以在實(shí)例化D的對(duì)象時(shí)，會(huì)首先調(diào)用B和C的構(gòu)造函數(shù)，然后調(diào)用自己（D）的。

但是這樣會(huì)出現(xiàn)A重復(fù)構(gòu)造的問(wèn)題，所以，采用虛繼承，把有關(guān)重復(fù)的基類(lèi)A改為虛基類(lèi)，這樣的話(huà)，對(duì)于A構(gòu)造的任務(wù)就落到了最終派生類(lèi)D的頭上，但是我們的代碼中，對(duì)于D的構(gòu)造函數(shù)：D(int data) : B(data), C(data), md(data) { cout << "D()" << endl; }并沒(méi)有對(duì)A進(jìn)行構(gòu)造。
所以會(huì)報(bào)錯(cuò)。
那么我們就給D的構(gòu)造函數(shù)，調(diào)用A的構(gòu)造函數(shù)：
D(int data) :A(data), B(data), C(data), md(data) { cout << "D()" << endl; }
這一次再運(yùn)行

我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，問(wèn)題解決了。

查看虛基類(lèi)的內(nèi)存布局

我們可以看到當(dāng)前B的內(nèi)存空間：

當(dāng)前B的內(nèi)存空間里，前四個(gè)字節(jié)是vbptr（這個(gè)就代表里虛基類(lèi)指針:virtual base ptr）;
和vfptr（虛函數(shù)指針）指向了vftable（虛函數(shù)表）一樣，
vbptr（虛基類(lèi)指針）指向了vbtable（虛基類(lèi)表）。

vbtable（虛基類(lèi)表）的布局也如圖所示，
首先是偏移量0：表示了虛基類(lèi)指針再內(nèi)存布局中的偏移量；
接著是偏移量8：表示從虛基類(lèi)中繼承而來(lái)的數(shù)據(jù)成員在內(nèi)存中的偏移量。

對(duì)比普通繼承下的內(nèi)存布局

我們可以對(duì)比沒(méi)有虛繼承下的B的內(nèi)存布局來(lái)理解：

我們把他們放在一起對(duì)比可以看到：

繼承虛基類(lèi)的類(lèi)（B和C）會(huì)把自己從虛基類(lèi)繼承而來(lái)的數(shù)據(jù)ma放在自己內(nèi)存的最末尾（偏移量最大），并在原來(lái)ma的位置填充一個(gè)vbptr（虛基類(lèi)指針），這個(gè)指針指向了vbtable（虛基類(lèi)表）。
理解了B,我們可以看看更為復(fù)雜的D

可以看到，將ma移動(dòng)到了末尾處，并在含有ma的地方，都用vbptr進(jìn)行填充。
這樣一來(lái)，就只有一個(gè)ma了！解決了多重繼承的重復(fù)問(wèn)題。

感謝你能夠認(rèn)真閱讀完這篇文章，希望小編分享的“C++虛函數(shù)與靜態(tài)、動(dòng)態(tài)綁定的示例分析”這篇文章對(duì)大家有幫助，同時(shí)也希望大家多多支持億速云，關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道，更多相關(guān)知識(shí)等著你來(lái)學(xué)習(xí)!