C++對象模型（一）單繼承

1.無虛函數的單繼承

class A
{
public:
    A():_ai(1){}
    void Afun();
    static void static_fun();
    static int _val;
private:
    int _ai;
};

class B:public A
{
public:
    B():_bi(2){}
    void Bfun();
private:
    int _bi;
};

int main()
{
    A a;
    B b;
    cout<<sizeof(A)<<endl;//4
    cout<<sizeof(B)<<endl;//8
    return 0;
}

上述代碼內存分佈：

我們可以調試在內存中看一下：（VS2008調試，本文後續都在此環境）

2.有虛函數的單繼承

虛函數是C++多態實現的一種形式，那麼，在虛函數中，編譯器是怎麼知道什麼時候調用合適的函數呢？
編譯器爲每個包含虛函數的類創建一個表（虛函數表／VTABLE）。虛表中存放着類裏面虛函數的地址。在每個虛函數的類中，有一個指針指向虛表，稱爲vpointer(VPTR)，這個指針指向虛表。當進行多態調用時，編譯器通過VPTR在虛表中通過函數地址來查找函數代碼，這樣就能正確的調用函數實行動態編譯。看下面代碼：

class A
{
public:
    A():_a(1){}
    virtual void fun1(){};
    virtual void fun2(){};
private:
    int _a;
};

int main()
{
    A a;
    cout<<sizeof(A)<<endl;
    return 0;
}

類Ａ的大小爲８說明了Ａ裏面還有別的東西，在此假設爲VPTR。調試上述代碼 ,查看對象ａ的內存：

可以看到 ，對象ａ的地址開始４個字節處存放的是VPRT。
把VPRT的那串地址拿出來在內存中look一下，VS2008爲小端存儲

那我們不妨通過虛表裏面的函數地址調用一下虛函數：

typedef void (* pfun)();
void PrintVirtual(pfun *_pfun)  
{  
   while(*_pfun)
   {  
       (*_pfun)(); 
       ++_pfun;
   }  
}  
void test()
{
    A a;
    pfun* p = (pfun*)*((int*)(&a));//拿出對象a前4個字節,把它強轉爲函數指針

    PrintVirtual(p);
}

成功的通過虛表調用了對象ａ裏面的虛函數：

清楚了以上的虛函數表，下面研究有虛函數的單繼承，看代碼：

class Base
{
public:
    Base():_b(1){}
    virtual void fun1()
    {
        cout<<"Base::fun1()"<<endl;
    }
    virtual void fun2()
    {
        cout<<"Base::fun2()"<<endl;
    }
private:
    int _b;
};

class Derive:public Base
{
public:
    Derive():_d(2){}
    virtual void fun1()
    {
        cout<<"Derive::fun1()"<<endl;
    }
    virtual void fun3()
    {
        cout<<"Derive::fun3()"<<endl;
    }
    virtual void fun4()
    {
        cout<<"Derive::fun4()"<<endl;
    }
private:
    int _d;
};

int main()
{
    Base b;
    Derive d;
    cout<<sizeof(Base)<<endl;//8
    cout<<sizeof(Derive)<<endl;//12
    return 0;
}

按照前面虛表的知識，上面代碼中的理論上派生類Derive的大小是基類大小+派生類成員大小+派生類VPRT = 8+4+4 = 16，但是上面的結果卻是12，這是因爲派生類並沒有生成自己的虛表。派生類真實的內存佈局爲：

調試程序，對Derive類對象d的內存佈局進行分析：

用上面的打印函數打印驗證：

這裏，編譯器是怎麼做的呢？
先將基類虛表裏的內容拷貝一份，如果派生類對基類中的虛函數進行重寫，使用派生類的虛函數替換相同偏移位置的基類虛函數，如果派生類中增加自己的虛函數，按照其在派生類的聲明次序，放在上述虛函數之後。