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C++中的虚拟继承

virtual inheritance c++

Bruce · 技术社区 · 15 年前

我在读 Wikipedia 关于虚拟继承的文章。我看完了整篇文章,但我不能真正看完最后一段

这是通过提供有vtable的哺乳动物和有翼动物指针(或“vPointer”),例如, 之间的内存偏移量哺乳动物及其动物部分直到运行时才知道。因此蝙蝠变成 (vpointer,哺乳动物,vpointer,有翼动物,蝙蝠,动物)。有两个vtable指针,每个指针一个继承层次结构继承动物。在这个例子中,一个对于哺乳动物和有翼动物。因此,对象大小增加了两个指针,但现在只有一只动物,没有歧义。BAT类型的所有对象将有相同的vPointer,但每个 BAT对象将包含其自己的唯一动物对象。如果另一个班继承自哺乳动物,如松鼠,然后是松鼠体内的哺乳动物与中的vPointer不同蝙蝠中的哺乳动物物体,尽管它们在特别是松鼠对象的一部分大小相同作为蝙蝠的一部分,因为从哺乳动物到动物的距离部分是相同的。vtables不是真的一样,但都很重要其中的信息(距离)是。

有人能再解释一下吗?

3 回复 | 直到 15 年前

Matthieu M. 15 年前

有时,您只需要查看一些代码/图表:)请注意,在标准中没有提到这个实现细节。

首先,让我们看看如何在C++中实现方法:

struct Base
{
  void foo();
};

这类似于:

struct Base {};

void Base_foo(Base& b);

实际上,当您查看调试器中的方法调用时,您经常会看到 this 参数作为第一个参数。有时称为隐式参数。

现在,转到虚拟表。在C和C++中,可以有指针来运行。vtable本质上是指向函数的指针表:

struct Base
{
  int a;
};

void Base_set(Base& b, int i) { b.a = i; }
int Base_get(Base const& b) { return b.a; }

struct BaseVTable
{
  typedef void (*setter_t)(Base&, int);
  typedef int (*getter_t)(Base const&);

  setter_t mSetter;
  getter_t mGetter;

  BaseVTable(setter_t s, getter_t g): mSetter(s), mGetter(g) {}
} gBaseVTable(&Base_set, &Base_get);

现在我可以做如下的事情:

void func()
{
  Base b;
  (*gBaseVTable.mSetter)(b, 3);
  std::cout << (*gBaseVTable.mGetter)(b) << std::endl; // print 3
}

现在,关于遗产。让我们创建另一个结构

struct Derived: Base {}; // yeah, Base does not have a virtual destructor... shh

void Derived_set(Derived& d, int i) { d.a = i+1; }

struct DerivedBaseVTable
{
  typedef void (*setter_t)(Derived&,int);
  typedef BaseVTable::getter_t getter_t;

  setter_t mSetter;
  getter_t mGetter;

  DerivedBaseVTable(setter_t s, getter_t g): mSetter(s), mGetter(g) {}
} gDerivedBaseVTable(&Derived_set, &Base_get);

用途:

void func()
{
  Derived d;
  (*gDerivedBaseVTable.mSetter)(d, 3);
  std::cout << (*gDerivedBaseVTable.mGetter)(d) << std::endl; // print 4
}

但是如何自动化呢?

每个类只需要一个vtable实例,其中至少有一个虚拟函数
类的每个实例都将包含一个指向vtable的指针作为其第一个属性(即使您自己不能真正访问它)。

现在,在多重继承的情况下会发生什么?好吧,继承在内存布局方面非常类似于组合:

|                                     Derived                                   |
|                 BaseA                 |                 BaseB                 |
| vpointer | field1 | field2 | padding? | vpointer | field1 | field2 | padding? |

因此,将有两个虚拟表用于 MostDerived :一个用于更改方法的 BaseA 一个改变方法 BaseB .

纯虚拟函数通常在相应的字段中表示为空指针(简单)。

最后,建设和破坏:

施工

巴西亚 构造:首先初始化vPointer,然后初始化属性,然后执行构造函数的主体
基布 构造:vPointer、属性、主体
Derived 构造:替换vPointer(两者)、属性、主体

破坏

Derived is destructed :析构函数体,销毁属性,将基vPointer放回
基布 已销毁:body,attributes
巴西亚 已销毁:body,attributes

我认为这是非常全面的,我会很高兴,如果一些c++大师在那里可以检讨这一点,并检查我没有犯任何愚蠢的错误。另外,如果有什么东西不见了,我很乐意加上去。

mkluwe 15 年前

我不能,真的。本节试图描述在使用虚拟方法表实现动态绑定(在多重继承的情况下)的C++实现中应该做些什么。

如果你不是在做编译器,我的建议是:不要麻烦了。阅读关于继承、虚拟方法、多继承和虚拟继承的最喜欢的C++书籍。

另外,C++标准(IIVC)不需要使用VTABLE,这是一个实现细节。所以说真的,不用麻烦了。

Jørgen Fogh 15 年前

正如mkluwe所建议的,vpointer并不是语言的一部分。但是,知道实现技术可能是有用的,尤其是在像C++这样的低级语言中。

如果你真的想学这个,我建议你 Inside the C++ Object Model 这就详细解释了这一点和其他很多事情。