本周面向对象课程课程讨论了单继承下的C++对象模型、动态绑定的实现以及内存管理相关的知识。本文在该基础上探讨C++多重继承的对象模型以及g++实现多态的几个底层细节。本文所有的讨论基于以下图示的类关系图。
类关系图
1 对象模型
1.1 单继承
单继承的对象模型，侯老师在课程已经详细介绍过了，这里做个小记。我们使用类关系图的左上角展示的继承关系作为讨论依据。继承关系的代码如下
class Apple:public Fruit{}
对象内存布局如下：
单继承时对象模型
1.2 多重继承
C++标准允许类进行多重继承，我们可以通过指定多个继承标识符来实现多重继承。语法为
class drived:public baseclass, protected baseclass2, private baseclass3,...
那么，多重继承下，类的对象模型是怎样的呢？我们通过编写程序打印类各个成员的地址来观察类的内存布局，进而总结出类的对象模型。类的继承代码（完整代码在文末提供）如下：
class Fruit{}
class Apple:public Fruit{}
class Banana:public Fruit{}
class Banale:public Apple,public Banana{}
程序的输出结果为：
====================
Fruit::no :0x6ffec4
Fruit::weight :0x6ffec8
Fruit::key :0x6ffed0
Fruit::Fruit()
Apple::size :0x6ffed4
Apple::type :0x6ffed8
Apple::Apple()
Fruit::no :0x6ffee4
Fruit::weight :0x6ffee8
Fruit::key :0x6ffef0
Fruit::Fruit()
Banana::type :0x6ffef4
Banana::Banana()
VirtualBanana::slot :0x6ffef8
VirtualBanana :0x6ffec0
====================
通过对打印的结果进行整理，我们得到了VirtualBanana类中数据成员以及虚指针的内存布局：
多重继承下的内存布局
从内存布局中，我们发现，多重继承下存在两个虚指针，一个是VirtualBanana和Fruit类公用的虚指针vptr，一个是父类Fruit类使用的vptr，那么为何需要两个虚指针呢？我们看下面这段代码:
VirtualBanana vb;
Banana *pb = &vb;
pb->process();
Apple *pa = &vb;
pa->process();
我们在实际的编程需求中可能会像上述代码那样使用vb。使用两个虚指针我们就可以很方便的通过基类的指针来访问基类对应数据成员（参考内存布局），同时也方便编译器进行this指针调整。
1.3 多重虚拟继承
非虚拟的多重继承存在一个问题，子类可能包含多个共同基类的副本，这样会导致二义性。因此，我们需要虚继承，虚继承只保留基类的一个副本。虚拟继承的语法为
class drived:public virtual base1, virtual public base2, ...
那么多重虚拟继承的对象模型是怎样的呢?我们采用和上一小节一样的方法来得出结果。类的继承关系如下：
class Fruit{}
class Apple:public virtual Fruit{}
class Banana:public virtual Fruit{}
class Banale:public Apple,public Banana{}
实验输出结果如下：
====================
Fruit::no :0x6ffeec
Fruit::weight :0x6ffef0
Fruit::key :0x6ffef8
Fruit::Fruit()
Apple::size :0x6ffed4
Apple::type :0x6ffed8
Apple::Apple()
Banana::type :0x6ffee0
Banana::Banana()
VirtualBanana::slot :0x6ffee4
VirtualBanana :0x6ffed0
====================
通过对打印的结果进行整理，我们得到了VirtualBanana类中数据成员以及虚指针的内存布局：
多重虚继承的内存模型
在这个实例中，基类（Fruit）通过virtual继承过来的，因此只有一个备份；而Banana和Apple采用普通的方式继承过来的，因此Apple和Banana的内存布局和非虚拟继承的内存布局是一致的。
2.参考
1.关于内存布局的信息可以参阅http://blog.csdn.net/haoel/article/details/3081385
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