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C++ 深入理解 虚继承、多重继承和直接继承

【摘要】

本文从5段代码实例出发。通过类中类的普通继承,类的虚继承,类的多重继承,多个虚函数类的普通继承、虚继承与多重继承,几个交叉概念,具体的阐释了继承、虚函数与虚继承的基本概念。深入剖析了继承于虚继承的差别于联系。

【Exp.001-虚继承】

#include <stdio.h>

class A {
public:
    int a;
};//sizeof(A)=4

class B : virtual public A {
public:
  int b;
};//sizeof(B)=4(A副本)+4(虚表指针)+4(自己变量)=12

class C : virtual public B {     
};//sizeof(c)= 12(B副本)+4(虚表指针) = 16,假设这里改为直接继承,那么sizeof(c)=12

int main() {
    printf("%d\n", sizeof(C));    
    return 0; 
}



解析:这里须要理解虚继承基类对派生类的空间大小的影响,理解虚指针在虚继承中为子类带来了哪些空间的改变。

【Exp.002-多重继承】

#include <stdio.h>

class A {
public:
    int a;
};//sizeof(A) = 4

class B : virtual public A {
};// sizeof(B) =4+4=8

class C : virtual public A {        
};//sizeof(C) =4+4=8

class D : public B, public C{       
};
//sizeof(D)=8+8-4=12 这里须要注意要减去4,由于B和C同一时候继承A,仅仅须要保存一个A的副本就好了,sizeof(D)=4(A的副本)+4(B的虚表)+4(C的虚表)=12

int main() {
    printf("%d\n", sizeof(D));
    return 0; 
}

解析:这里须要关注 class D 的数据空间大小,理解多重虚继承对派生类虚指针以及派生类空间的影响。

【Exp.003-普通继承(含有:空类、虚函数)】

class A   
{   
};  

class B   
{
    char ch;   
    virtual void func0()  {  } 
}; 

class C  
{
    char ch1;
    char ch2;
    virtual void func()  {  }  
    virtual void func1()  {  } 
};

class D: public A, public C
{   
    int d;   
    virtual void func()  {  } 
    virtual void func1()  {  }
};   

class E: public B, public C
{   
    int e;   
    virtual void func0()  {  } 
    virtual void func1()  {  }
};

int main(void)
{
    cout<<"A="<<sizeof(A)<<endl;//result=1  空类所占空间的大小为 1
    cout<<"B="<<sizeof(B)<<endl;//result=8  1+4   对齐 8 
    cout<<"C="<<sizeof(C)<<endl;//result=8  1+1+4 对齐 8
    cout<<"D="<<sizeof(D)<<endl;//result=12 C的副本+D本身=8+4=12
    cout<<"E="<<sizeof(E)<<endl;//result=20 B的副本+C的副本+E本身=8+8+4=20
    return 0;
}

这里须要区分一下:

①没有继承的时候,存在虚函数则须要加上虚指针,假设有多个也仅仅须要加上一个,由于仅仅有一个虚指针;

②对于普通继承,类D和类E中自己的虚函数,大小为0,由于,它没有虚表。

③对于虚继承中。派生类中存在一个或多个虚函数的时候,它本身就有一个虚表,指向自己的虚表,所以要加4。

【Exp.004-虚继承(多重继承和虚函数)】

class CommonBase
{
    int co;
};// size = 4

class Base1: virtual public CommonBase          
{
public:
    virtual void print1() {  }
    virtual void print2() {  }
private:
    int b1;
};//4副本+4虚指针+4自身+4(虚继承+虚函数构成指针多一个)=16


class Base2: virtual public CommonBase        
{
public:
    virtual void dump1() {  }
    virtual void dump2() {  }
private:
    int b2;
};//同理16

class Derived: public Base1, public Base2     
{
public:
    void print2() {  }
    void dump2() {  }
private:
    int d;
};//16+16-4+4=32

解析:假设不是虚继承的类。即便有虚函数也不会因此添加存储空间,假设是虚继承的类。没有虚函数就加入一个虚指针空间,有虚函数不论多少个,就加入两个虚指针空间。

【Exp.005-虚继承与虚函数】

class A
{
public:
    virtual void aa() {  }
    virtual void aa2() {  }
private:
    char ch[3];
}; // 1+4 = 补齐 = 8

class B: virtual public A
{
public:
    virtual void bb() {  }
    virtual void bb2() {  }
}; // 8(副本)+4(虚继承)+4(虚指针) = 16

int main(void)
{
    cout<<"A‘s size is "<<sizeof(A)<<endl;//        4+4=8
    cout<<"B‘s size is "<<sizeof(B)<<endl;//        A的副本+4+4=16
    return 0;
}

解析:假设不是虚继承的类。即便有虚函数也不会因此添加存储空间。假设是虚继承的类。没有虚函数就加入一个虚指针空间,有虚函数不论多少个,就加入两个虚指针空间。

【小结】

重要的事情讲三遍!!

假设不是虚继承的类,即便有虚函数也不会因此添加存储空间。假设是虚继承的类。没有虚函数就加入一个虚指针空间,有虚函数不论多少个。就加入两个虚指针空间。。!

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