Что происходит с виртуальным базовым классом при наследовании в многоуровневом наследовании?
Играя с наследованием, мне довелось попробовать это:
class A
{ int i; };
class B : virtual public A
{ int j; };
class C : public B
{ int k; };
int main()
{
std::cout<<sizeof(C)/sizeof(int);
return 0;
}
Который дал мне выход 6
В то время как следующее работало как ожидалось, давая вывод 3
class A
{ int i; };
class B : public A // No virtual here
{ int j; };
class C : public B
{ int k; };
int main()
{
std::cout<<sizeof(C)/sizeof(int);
return 0;
}
Почему эта разница? и почему это вдвое больше, чем во втором случае?
Решение
class A {
int i;
};
class B : public A {
int j;
};
В этом примере, который делает не использовать виртуальное наследование, объект типа B можно выложить так, как будто B был определен так:
class B0 {
int i;
int j;
};
Как только вы вводите виртуальное наследование, это не работает:
class C : public virtual A {
int k;
};
class D : public virtual A {
int l;
};
class E : public C, public D {
int m;
};
Объект типа C имеет два int Участники: k из определения C а также i из определения A, Точно так же объект типа D имеет два int Участники, l а также i, Все идет нормально. Сложная часть приходит с классом E: оно тоже имеет один int член iпотому что оба случая A являются виртуальными базами. Так что ни C ни D не может быть написано как B0 выше, потому что тогда E в конечном итоге два копии i,
Решение состоит в том, чтобы добавить слой косвенности. Объекты типа C, D, а также E выглядеть примерно так (псевдокод, не пытайтесь его скомпилировать):
class C0 {
int *cip = &i;
int k;
int i;
};
class D0 {
int *dip = &i;
int l;
int i;
};
class E0 {
// C0 subobect:
int *cip = &i;
int k;
// D0 subobject:
int *dip = &i;
int l;
// E data:
int *eip = &i;
int m;
int i;
};
То, что вы видите в размере E это те дополнительные указатели, которые позволяют иметь одну копию i независимо от того, как C а также D объединены в производный класс. (На самом деле, каждый из этих указателей будет указателем на A, поскольку A может, конечно, иметь более одного члена данных, но это слишком сложно представить в этом простом псевдокоде).
Другие решения
Это зависит от реализации.
Однако почти все компиляторы будут использовать один и тот же механизм всякий раз, когда у вас есть virtual Ключевое слово, компилятор должен сделать некоторую дополнительную бухгалтерию через vptr а также vtables, Эта дополнительная бухгалтерия добавляет к размеру класса.
Строго говоря, вы должны полагаться на размер, чтобы быть чем-то конкретным, и именно поэтому стандарт предоставляет sizeof чтобы получить реальный размер, а не угадывать его.
Проще говоря, виртуальное наследование требует дополнительных затрат. Типичная реализация потребует как минимум дополнительного указателя.
Смотрите вопрос 4 в Виртуальные таблицы и виртуальные указатели для множественного виртуального наследования и приведения типов и ответы.
Это зависит от реализации вашего компилятора. Разный компилятор имеет разный результат. Но одно точно, результата должно быть больше трех.