<九>理解虛繼承和虛基類

来源:https://www.cnblogs.com/erichome/archive/2022/11/29/16934521.html
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虛基類/抽象類 抽象類:有純虛函數的類 虛繼承 通過修飾繼承方式, 如代碼2是虛繼承,被虛繼承的類稱為虛基類 虛繼承派生類的記憶體佈局方式 先是vbptr => 派生類的數據 =>基類的數據 , 對比代碼1和代碼2,發現原本基類數據在前面,派生類數據在後面,但是在虛繼承的時候 基類數據方式放到了後面, ...


虛基類/抽象類

抽象類:有純虛函數的類

虛繼承
通過修飾繼承方式, 如代碼2是虛繼承,被虛繼承的類稱為虛基類

虛繼承派生類的記憶體佈局方式
先是vbptr => 派生類的數據 =>基類的數據 ,
對比代碼1和代碼2,發現原本基類數據在前面,派生類數據在後面,但是在虛繼承的時候
基類數據方式放到了後面,前面放了vbptr和派生類數據.
vbprt指向的是vbtable ,vbtable中存儲的數據是偏移量, 是vbptr指針起始位置到基類的偏移量,見代碼2和代碼2後面的圖片
通過偏移量可以找到基類數據,仔細對比代碼1和代碼2

vfprt/vbptr
vftabe/vbtable

代碼1

class  A{

public:
     int ma;
protcted:
     int mb;
private:
     int mc;

}

//B繼承 A,
class B : public A{
public:
     int md;
potected:
     int me;
private:
     int mf;
}

代碼2 虛繼承

#include <iostream>
using namespace std;

class  A{

public:
     int ma;

protected:
     int mb;
private:
     int mc;

};

//B繼承 A,
class B : virtual public A{
public:
     int md;
protected:
     int me;
private:
     int mf;
};

int main(){

    return 0; 
        
}

代碼3


#include <iostream>
using namespace std;

class  A{

public:
     int ma;
     virtual void show()
     {
     }
protected:
     int mb;
private:
     int mc;

};

//B繼承 A,
class B : public A{
public:
     int md;
     virtual void show()
     {
     }
protected:
     int me;
private:
     int mf;
};

int main(){
   A *PA=new B();
   PA->show();
   return 0;        
}

代碼4

#include <iostream>
using namespace std;

class  A{

public:
     int ma;
     virtual void show()
     {
     }
protected:
     int mb;
private:
     int mc;

};

//B繼承 A,
class B : virtual  public A{
public:
     int md;
     virtual void show()
     {
     }
protected:
     int me;
private:
     int mf;
};

int main(){
   A *PA=new B();
   PA->show(); // 能正常調用B的show() 方法
   delete PA;  // 運行報錯! 如下圖
   return 0;        
}


vfptr/vbptr vbtable/vbtable 同時出現
當一個類有虛函數,那麼就會生成vfptr,vfptr指向vftable,vftable中主要包含RTTI信息和虛函數地址信息
vbptr 專門為派生類從基類中虛繼承用得,vbptr指向vbtable,vbtable中主要存儲了vbptr到虛基類地址的偏移量

運行報錯原因

PA->show();//正常
delete PA ;//運行報錯
A *PA=new B(); 用基類指針指向派生類,問題:new B()返回的地址是vbptr起始地址?還是基類vfptr的起始地址?
基類指針指向派生類對象,PA指向的是基類的起始地址,即上圖中vfptr起始地址,PA->show()能正常調用,因為
PA指向vfptr起始地址,直接可以將vfptr讀取出來,但是釋放記憶體的時候應該從vbptr地址開始釋放,所以報錯.

代碼5

#include <iostream>
using namespace std;

class  A {

public:
	int ma;
        void operator delete(void *p) {
	    cout <<"A Operator Delete "<< p << endl;
	    free(p);
	}
	virtual void show()
	{
	}
protected:
	int mb;
private:
	int mc;

};

//B繼承 A,
class B : virtual public A {
public:
	int md;
	void * operator new(size_t size) {
		void * p = malloc(size);
		cout << "class B operator new malloc Address=" << p << endl;
		return p;
	}
	virtual void show()
	{
	}
protected:
	int me;
private:
	int mf;
};

int main() {
	A *PA = new B();
	cout << PA << endl;
        delete PA;
	system("pause");
	return 0;
}

結合代碼5中申請的記憶體地址,和返回的地址,類的記憶體結構,偏移量,等信息進行分析瞭解

如果代碼5中改成如下

int main() {
        B b;
	A *PA = &b;
	system("pause");
	return 0;
}
b在棧上申請空間就不會有上面釋放記憶體的錯誤(windows vc編譯環境 ).

另外vfptr 是歸屬 基類還是派生類問題?
如果基類本身有虛函數的,那麼vfptr歸屬基類,如果基類中沒有虛函數,派生類有虛函數,那麼vfptr歸屬派生類 如下圖

vbtable中的偏移量是vbptr的起始地址到基類的偏移量


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