面试系列之C++的对象布局【建议收藏】

我们都知道C++多态是通过虚函数表来实现的，那具体是什么样的大家清楚吗？开篇依旧提出来几个问题：

• 普通类对象是什么布局？

• 带虚函数的类对象是什么布局？

• 单继承下不含有覆盖函数的类对象是什么布局？

• 单继承下含有覆盖函数的类对象是什么布局？

• 多继承下不含有覆盖函数的类对象是什么布局？

• 多继承下含有覆盖函数的类对象的是什么布局？

• 多继承中不同的继承顺序产生的类对象布局相同吗？

• 虚继承的类对象是什么布局？

• 菱形继承下类对象是什么布局？

• 为什么要引入虚继承？

• 为什么虚函数表中有两个析构函数？

• 为什么构造函数不能是虚函数？

• 为什么基类析构函数需要是虚函数？

要回答上述问题我们首先需要了解什么是多态。

什么是多态？

多态可以分为编译时多态和运行时多态。

• 编译时多态：基于模板和函数重载方式，在编译时就已经确定对象的行为，也称为静态绑定。

• 运行时多态：面向对象的一大特色，通过继承方式使得程序在运行时才会确定相应调用的方法，也称为动态绑定，它的实现主要是依赖于传说中的虚函数表。

如何查看对象的布局？

在gcc中可以使用如下命令查看对象布局：

g++ -fdump-class-hierarchy model.cc后查看生成的文件

在clang中可以使用如下命令：

clang -Xclang -fdump-record-layouts -stdlib=libc++ -c model.cc

上面两种方式其实足够了，也可以使用gdb来查看内存布局，这里可以看文末相关参考资料。本文都是使用clang来查看的对象布局。

接下来让我们一起来探秘下各种继承条件下类对象的布局情况吧~

普通类对象的布局

如下代码：

struct Base {

输出如下：

*** Dumping AST Record Layout

画出图如下：

从结果中可以看见，这个普通结构体Base的大小为8字节，a占4个字节，b占4个字节。

带虚函数的类对象布局

struct Base {

对象布局如下：

*** Dumping AST Record Layout

这个含有虚函数的结构体大小为16，在对象的头部，前8个字节是虚函数表的指针，指向虚函数的相应函数指针地址，a占4个字节，b占4个字节，总大小为16。

虚函数表布局：

Vtable for 'Base' (5 entries).

画出对象布局图如下：

我们来探秘下传说中的虚函数表：

offset_to_top(0)：表示当前这个虚函数表地址距离对象顶部地址的偏移量，因为对象的头部就是虚函数表的指针，所以偏移量为0。

RTTI指针：指向存储运行时类型信息(type_info)的地址，用于运行时类型识别，用于typeid和dynamic_cast。

RTTI下面就是虚函数表指针真正指向的地址啦，存储了类里面所有的虚函数，至于这里为什