在MSVC环境下,虚继承和虚函数是分开存放的,我们分开讨论。
虚函数
1.当一个类Base中有虚函数的时候,这个Base类中有一个虚函数表指针vfptr,指向一个虚函数表。虚函数表中有两种东西:一个type_info(为了rtti)和虚函数指针。
2.若Base中有虚函数,且Derived继承了Base,那么Derived继承Base中的vfptr,且有一个新的属于Derived类的虚函数表,这个表里改写type_info以及override的虚函数指针,在Base中没被override的虚函数照抄。
3.若是多重继承,即Derived继承Base1,Base2,Base3。那么如果Base1、Base2、Base3中有vfptr,Derived都需要继承。即,Derived中有三个vfptr,且有属于Derived类的三个虚函数表。当把derived对象赋值给Base2*的时候,在内部需要有一个转化,即Base2* base2 = (Base2*)((char*)derived + sizeof(Base1));,而且类的布局是固定的,所以不用担心找不到或者找错虚函数表。
虚继承
1.若Derived虚继承Base,那么Derived中有一个虚基类指针vbptr,指向一个虚基类表。虚基类表里存放的是虚基类Base的初始位置和子类Derived中vbptr的位置差。
2.若是多重虚继承,即,Derived虚继承Base1,Base2,Base3,那么Derived中仍然只有一个vbptr,但是其指向的虚基类表中有多个表项。
3.若是嵌套的虚继承,即Derived虚继承Base,DerivedDerived虚继承Derived,那么一样的,DerivedDerived中有一个vbptr,指向一个虚基类表。但是这个虚基类表有两个表项,其中一个是Derived的初始位置和DerivedDerived中vbptr的位置差,另一个是Base在DerivedDerived中的初始位置和DerivedDerived中vbptr的位置差。多存一个嵌套的虚继承基类的好处是,访问的时间是固定的,而不会由嵌套的层次过深而增加指针的嵌套层次,从而增加访问时间。
混合
若虚基类中没有虚函数,那么显然,两者还是没有任何关系,各管各的。但是,若虚基类中有虚函数,即,虚基类中有vfptr,那么会对整个内存布局有重大的影响。假设若虚基类Base中有一个vfptr,其中有一个虚函数Base::f。
1.若Derived1虚继承Base,且Derived1中没有新的虚函数(即,Derived1中的虚函数要么是继承自Base的,要么是override的),那么Derived1照如上所说,继承Base中的vfptr。
2.若Derived2也虚继承Base,且Derived1和Derived2都改写了Base::f,那么DerivedDerived不能同时继承Derived1和Derived2,因为这样的话DerivedDerived中只有一个vfptr(虚基类在子类中只有一份)指向一个虚函数表,但是这个虚函数表中的f是矛盾的,既是Derived1::f,又是Derived2::f。所以,若Derived1和Derived2其中一个或零个改写了Base::f,那么DerivedDerived是可以同时继承Derived1和Derived2的,而且有趣的是,若Derived1改写了Base::f,那么当Derived2* derived2 = derivedDerived时,derived2->f()调用的是Derived1::f,尽管Derived1和Derived2没什么关系。因为DerivedDerived的vfptr指向的虚函数表中的f就是Derived1::f。
3.若Derived虚继承Base,且Derived中有新的虚函数,那么Derived中有两个vfptr,一个是从Base里面继承来的,这个vfptr只管辖Base里面有的虚函数,而新的vfptr则管辖新的虚函数。一方面,保留继承来的vfptr,可以保证没有新的虚函数时继承的语义(即上面的1点和2点);另一方面,创建新的vfptr,可以保证在DerivedDerived多重继承Derived1和Derived2的时候不会产生指向哪个表的冲突。