C++ 虚函数/虚继承内存布局

1 前言

1.1 多态

C++ 多态意味着调用成员函数时，会根据调用函数的对象的类型来执行不同的函数。

多态分为静态多态和动态多态。

（1）静态多态：是发生在编译期，是一种早绑定。通过函数重载和泛型编程实现。

（2）动态多态：是发生在运行期，是一种晚绑定。通过虚函数实现。

注意以下函数不能是虚函数：

      （1）普通函数（非类成员函数）

      （2）静态函数

      （3）构造函数不能是虚函数

 

 1.2 C++对象模型

在C语言中，“数据”和“处理数据的操作（函数）”是分开声明的，也就是说，语言本身并没有支持“数据和函数”之间的关联性。在C++中，通过抽象数据类型（Abstract Data Type，ADT），在类中定义数据和函数，来实现数据和函数直接的绑定。概括来说，在C++类中有两种数据成员：static、nonstatic；三种成员函数：static、nonstatic、virtual。

目前C++模型，nonstatic数据成员被放到对象内部，static数据成员、static和nonstatic函数成员则被放到对象之外。

对于虚函数的支持则分两部分完成：

1、每一个class产生一堆指向虚函数的指针，并存放在虚函数表中（Virtual Table，vtbl）；

2、每个对象被添加了一个指针，指向相关的虚函数表vtbl。通常这个指针被称为vptr。vptr的设定和重置都由每一个class的构造函数，析构函数和拷贝赋值运算符自动完成。

另外，虚函数表地址的前面设置了一个指向type_info的指针，RTTI（Run Time Type Identification）运行时类型识别是由编译器在编译时生成的特殊类型信息，包括对象继承关系，对象本身的描述。RTTI是为多态而生成的信息，所以只有具有虚函数的对象才会生成。

这个模型的优点在于它的空间和存取时间的效率；缺点如下：如果应用程序本身未改变，当所使用的类的nonstatic数据成员添加删除或修改时，需要重新编译。

那么影响一个对象大小的因素：

（1）成员变量（准确说应该是非static成员变量）

（2）虚函数表指针

（3）虚基类表指针

（4）内存对齐