虛表

我們知道，如果類中聲明了的方法是用virtual進(jìn)行修飾的，則說明當(dāng)前這個方法要作為虛函數(shù)，而虛函數(shù)的存儲和普通函數(shù)的存儲是有區(qū)別的
當(dāng)有虛函數(shù)聲明時，編譯器會創(chuàng)建一個虛函數(shù)表，將當(dāng)前的虛函數(shù)按照聲明次序放入虛函數(shù)表中，而這個虛函數(shù)表實(shí)際上就是一個函數(shù)指針數(shù)組，然后將當(dāng)前這個虛函數(shù)表的地址放入對象模型的最起始位置。

class A
{
public:virtual void fun1(){cout << "A::fun1()" << endl;}virtual void fun2(){cout << "A::fun2()" << endl;}virtual void fun3(){cout << "A::fun3()" << endl;}int _a;
};

它對應(yīng)的對象模型是這樣的：

所以說，本質(zhì)上虛函數(shù)表是一個函數(shù)指針數(shù)組，而對象模型中存放的是虛函數(shù)表的首地址，當(dāng)我們需要調(diào)用虛函數(shù)時，傳遞對應(yīng)的對象，就可以通過對象的地址獲取對象的虛表指針，從而獲取虛表，進(jìn)而得到對應(yīng)虛函數(shù)表中某個虛函數(shù)的地址，以此來進(jìn)行調(diào)用（知道函數(shù)的入口地址，就可以調(diào)用對應(yīng)的函數(shù)）

虛基表

我們知道，當(dāng)出現(xiàn)菱形繼承時，一定會出現(xiàn)對象模型中有多個基類對象成員。

//普通繼承
class A
{
public:int _a;
};
class B : public A
{
public:int _b;
};
class C : public A
{
public:int _c;
};
class D : public B, public C
{
public:int _d;
};

上述代碼中，D類對象中一定會存在B類和C類對象繼承自A類對象的_a這個成員，這樣就出現(xiàn)了兩份_a成員，導(dǎo)致訪問_a時出現(xiàn)二義性，并且隨著繼承深度和廣度的增加，對象成員會越來越冗余。
為了解決這個問題，出現(xiàn)了虛擬繼承。

//菱形虛擬繼承
class A
{
public:int _a;
};
class B : virtual public A
{
public:int _b;
};
class C : virtual public A
{
public:int _c;
};
class D : public B, public C
{
public:int _d;
};

通過讓B類和C類虛擬繼承A類后，對象模型就從圖1變成了圖2

這樣的轉(zhuǎn)變，使得B類和C類雖然繼承了A類，但是B類和C類中并沒有存儲A類的對象（基類對象只有一份，被存放在了整個對象模型的最后），除了子類新增之外，只有一個指針，這個指針就被稱為虛基表指針。

虛基表指針?biāo)赶虻氖且粋€虛基表，對于B類ptr1這個虛基表，總大小為8個字節(jié)（32位系統(tǒng)下），前4個字節(jié)存儲的是子類對象相對于自己起始位置的偏移量，（目前來看是0，當(dāng)存在虛函數(shù)的虛擬繼承時，就不是0了），后4個字節(jié)存儲是子類對象相對于基類部分的偏移量。

ptr2指向C類這個對象的虛基表，總大小為8個字節(jié)（32位系統(tǒng)下），前4個字節(jié)存儲的是子類對象相對于自己起始位置的偏移量，（目前來看是0，當(dāng)存在虛函數(shù)的虛擬繼承時，就不是0了），后4個字節(jié)存儲是子類對象相對于基類部分的偏移量。

可以發(fā)現(xiàn)，虛表在整個類對象中只存儲一份，也就是說一個類的不同對象共享同一份虛表。而虛基表有多份，取決于當(dāng)前類是否虛擬繼承了基類，若虛擬繼承了基類，就會創(chuàng)建一個虛基表指針，指向一個虛基表。

虛擬繼承和虛函數(shù)都存在時的對象模型

那么就存在另外一個問題，當(dāng)虛擬繼承和虛函數(shù)同時出現(xiàn)在繼承體系中，對象模型又是什么樣子呢？

class A
{
public:virtual void fun1(){cout << "A::fun1()" << endl;}virtual void fun2(){cout << "A::fun2()" << endl;}int _a;
}
class B : virtual public A
{
public:virtual void fun1(){cout << "B::fun1()" << endl;}virtual void fun3(){cout << "B::fun3()" << endl;}int _b;
};
class C : virtual public A
{
public:virtual void fun2(){cout << "C::fun2()" << endl;}virtual void fun4(){cout << "C::fun4()" << endl;}int _c;
};
class D : public B, public C
{
public:virtual void fun1(){cout << "D::fun1()" << endl;}virtual void fun2(){cout << "D::fun2()" << endl;}virtual void fun5(){cout << "D::fun5()" << endl;}int _d;
}

上述代碼中，B類和C類都繼承自A類，并且對A類中的虛函數(shù)進(jìn)行了重寫，同時也新增了虛函數(shù)。D類繼承了B和C類，對B和C類中的虛函數(shù)進(jìn)行了重寫，同時也新增了虛函數(shù)。

那么當(dāng)前在這個繼承體系下，對象模型是什么樣子呢？
其實(shí)不難想到，由于B類和C類都是虛擬繼承，那么A類成員只會保留一份在最下方，同時B類和C類都會保存自己的虛基表指針，而D類由于是普通繼承，按照順序，新增的虛函數(shù)被放到B類的虛表中。

我們通過取地址發(fā)現(xiàn)，對象模型確實(shí)是上述的樣子，但是在D類和A類之間，放了00000000作為對象分割區(qū)分（猜測）

請注意：當(dāng)前的驗(yàn)證情況是在vs2019中進(jìn)行驗(yàn)證的。

總結(jié)：當(dāng)虛基表和虛表同時存在（虛擬繼承和虛函數(shù)同時存在時），對象模型從整體上來說還是和虛擬繼承相同（基類對象順序按照聲明的順序從上到下排列，對象中沒有祖父類的成員，祖父類成員被放到了模型的最下方）。但是由于有虛函數(shù)的存在，B類對A類的虛函數(shù)進(jìn)行重寫的虛函數(shù)在A類中直接修改，B類新增的虛函數(shù)被放到B類內(nèi)部的虛表中，C類對A類的虛函數(shù)進(jìn)行重寫的虛函數(shù)在A類中直接修改，C類新增的虛函數(shù)被放到C類內(nèi)部的虛表中。D類對B類和C類進(jìn)行重寫的虛函數(shù)直接在對應(yīng)類中進(jìn)行修改，D類新增的就直接放到B類的虛表中。

通過上述的描述，可以知道對于B類，C類和A類的虛表中存放的虛函數(shù)分別為：

而對于虛基表來說，表示的是子類對象相對于自己起始位置的偏移量，如果是B類，B類對象的起始位置已經(jīng)有了一個虛表指針，那么虛基表中前四個字節(jié)要表示相對自己起始位置的偏移量就需要為-4，而后四個字節(jié)是相對于基類的偏移量是正常的計算方式。

對于B類C類的虛基表來說，其中的值為：