C++中虚继承的作用及底层实现原理

虚继承和虚函数是完全无相关的两个概念。

虚继承是解决C++多重继承问题的一种手段，从不同途径继承来的同一基类，会在子类中存在多份拷贝。这将存在两个问题：其一，浪费存储空间；第二，存在二义性问题，通常可以将派生类对象的地址赋值给基类对象，实现的具体方式是，将基类指针指向继承类（继承类有基类的拷贝）中的基类对象的地址，但是多重继承可能存在一个基类的多份拷贝，这就出现了二义性。

虚继承可以解决多种继承前面提到的两个问题：

虚继承底层实现原理与编译器相关，一般通过虚基类指针和虚基类表实现，每个虚继承的子类都有一个虚基类指针（占用一个指针的存储空间，4字节）和虚基类表（不占用类对象的存储空间）（需要强调的是，虚基类依旧会在子类里面存在拷贝，只是仅仅最多存在一份而已，并不是不在子类里面了）；当虚继承的子类被当做父类继承时，虚基类指针也会被继承。

实际上，vbptr指的是虚基类表指针（virtual base table pointer），该指针指向了一个虚基类表（virtual table），虚表中记录了虚基类与本类的偏移地址；通过偏移地址，这样就找到了虚基类成员，而虚继承也不用像普通多继承那样维持着公共基类（虚基类）的两份同样的拷贝，节省了存储空间。

在这里我们可以对比虚函数的实现原理：他们有相似之处，都利用了虚指针（均占用类的存储空间）和虚表（均不占用类的存储空间）。

虚基类依旧存在继承类中，只占用存储空间；虚函数不占用存储空间。

虚基类表存储的是虚基类相对直接继承类的偏移；而虚函数表存储的是虚函数地址。

 

此篇博客有关于虚继承详细的内存分布情况

http://blog.youkuaiyun.com/xiejingfa/article/details/48028491

补充：

1、D继承了B,C也就继承了两个虚基类指针

2、虚基类表存储的是，虚基类相对直接继承类的偏移（D并非是虚基类的直接继承类，B,C才是）

[cpp] view plain copy print ?

1. #include<iostream>  
2. using namespace std;  
3.   
4. class A  //大小为4  
5. {  
6. public:  
7.     int a;  
8. };  
9. class B :virtual public A  //大小为12，变量a,b共8字节，虚基类表指针4  
10. {  
11. public:  
12.     int b;  
13. };  
14. class C :virtual public A //与B一样12  
15. {  
16. public:  
17.     int c;  
18. };  
19. class D :public B, public C //24,变量a,b,c,d共16，B的虚基类指针4，C的虚基类指针  
20. {  
21. public:  
22.     int d;  
23. };  
24.   
25. int main()  
26. {  
27.     A a;  
28.     B b;  
29.     C c;  
30.     D d;  
31.     cout << sizeof(a) << endl;  
32.     cout << sizeof(b) << endl;  
33.     cout << sizeof(c) << endl;  
34.     cout << sizeof(d) << endl;  
35.     system("pause");  
36.     return 0;  
37. }