虚拟继承的内部机制

Question

C++示例代码：

class A {
public:
A(int) {}
};
class B : public virtual A {
public:
B(int b) : A(b) {}
};
class C : virtual public A {
public:
C(int c) : A(c) {}
};
class D : public B, public C {
public:
D() : B(1), C(2){};
};

这是钻石问题的典型代码(解决方案(。我知道为什么使用虚拟关键字。但是我不知道编译器处理该问题的内部机制。现在我遇到了关于上述机制的两种不同的理论，如下所述。

1. 当使用 virtual 关键字继承类时，编译器会在派生类中添加虚拟基指针。我已经检查了派生类的大小，是的，它包括一个附加指针的大小。但我不知道它指向哪里，以及在上面的例子中在 D 类中引用类 A 的成员时它是如何工作的。

2. 对于每个构造函数，编译器为程序员提供的每个定义创建两个版本。从这个链接知道 例如，在上面的代码中。 编译器将生成 C 构造函数的 2 个版本

   C(int){}           // Version1
   C(int):A(int){}    // Version2 
   

   和构造函数 B 的两个不同版本

   B(int){}           // Version1
   B(int):A(int){}    // Version2
   

   因此，当构造 D 时，编译器将生成以下任一代码

   D() : B(), C(2) {}  // Version1
   D() : B(1), C() {}  // Version2
   

   以确保只创建 A 的一个实例，从而避免 A 的重复副本。

请帮助我了解内部机制。

Answer 1

一种常见的用法(未由任何标准指定！(是首先创建虚拟继承对象的实例，并在 vtables 中放置一个指向该对象的指针。所以这是发生的事情：

• 创建 A：没什么特别的
• 创建 B：构造 A 并在 B vtable 中添加指向它的链接
• 创建 D：首先构造 A，然后构造 B 和 C，并且每个都在其 vtable 中包含指向 A 的链接。这允许当你获得指向 D 对象的指针时，将其强制转换为指向 B 和 C 的指针，并且每个指针仍将知道其 A 成员的位置。

但这只不过是对什么是实现的理论答案。我并不是说实际的实现(比如gcc，clang或Microsoft vc(完全遵循这一点。但是，例如，如果您必须用纯 C 语言模仿虚拟继承，则可以使用它。