C++ 深入理解 虚继承、多重继承和直接继承

【摘要】

本文从5段代码实例出发，通过类中类的普通继承，类的虚继承，类的多重继承，多个虚函数类的普通继承、虚继承与多重继承，几个交叉概念，详细的阐释了继承、虚函数与虚继承的基本概念，深入剖析了继承于虚继承的区别于联系。

【Exp.001-虚继承】

 #include

 class A {
 public:
     int a;
 };//sizeof(A)=4

 class B : virtual public A {
 public:
 　　int b;
 };//sizeof(B)=4(A副本)+4(虚表指针)+4(自己变量)=12

 class C : virtual public B {
 };//sizeof(c)= 12(B副本)+4(虚表指针) = 16，如果这里改为直接继承，那么sizeof(c)=12

 int main() {
     printf("%d\n", sizeof(C));
     return 0;
 }

解析：这里需要理解虚继承基类对派生类的空间大小的影响，理解虚指针在虚继承中为子类带来了哪些空间的改变。

【Exp.002-多重继承】

 #include

 class A {
 public:
     int a;
 };//sizeof(A) = 4

 class B : virtual public A {
 };// sizeof(B) =4+4=8

 class C : virtual public A {
 };//sizeof(C) =4+4=8

 class D : public B, public C{
 };
 //sizeof(D)=8+8-4=12 这里需要注意要减去4，因为B和C同时继承A，只需要保存一个A的副本就好了，sizeof(D)=4(A的副本)+4(B的虚表)+4(C的虚表)=12

 int main() {
     printf("%d\n", sizeof(D));
     return 0;
 }

解析：这里需要关注 class D 的数据空间大小，理解多重虚继承对派生类虚指针以及派生类空间的影响。

【Exp.003-普通继承（含有：空类、虚函数）】

 class A
 {
 };

 class B
 {
     char ch;
     virtual void func0()  {  }
 };

 class C
 {
     char ch1;
     char ch2;
     virtual void func()  {  }
     virtual void func1()  {  }
 };

 class D: public A, public C
 {
     int d;
     virtual void func()  {  }
     virtual void func1()  {  }
 };

 class E: public B, public C
 {
     int e;
     virtual void func0()  {  }
     virtual void func1()  {  }
 };

 int main(void)
 {
     cout<<"A="<<sizeof(A)<//result=1  空类所占空间的大小为 1
     cout<<"B="<<sizeof(B)<//result=8  1+4   对齐 8
     cout<<"C="<<sizeof(C)<//result=8  1+1+4 对齐 8
     cout<<"D="<<sizeof(D)<//result=12 C的副本+D本身=8+4=12
     cout<<"E="<<sizeof(E)<//result=20 B的副本+C的副本+E本身=8+8+4=20
     return 0;
 }

这里需要区分一下：

①没有继承的时候，存在虚函数则需要加上虚指针，如果有多个也只需要加上一个，因为只有一个虚指针；

②对于普通继承，类D和类E中自己的虚函数，大小为0，因为，它没有虚表；

③对于虚继承中，派生类中存在一个或多个虚函数的时候，它本身就有一个虚表，指向自己的虚表，所以要加4。

【Exp.004-虚继承（多重继承和虚函数）】

 class CommonBase
 {
     int co;
 };// size = 4

 class Base1: virtual public CommonBase
 {
 public:
     virtual void print1() {  }
     virtual void print2() {  }
 private:
     int b1;
 };//4副本+4虚指针+4自身+4(虚继承+虚函数构成指针多一个)=16


 class Base2: virtual public CommonBase
 {
 public:
     virtual void dump1() {  }
     virtual void dump2() {  }
 private:
     int b2;
 };//同理16

 class Derived: public Base1, public Base2
 {
 public:
     void print2() {  }
     void dump2() {  }
 private:
     int d;
 };//16+16-4+4=32

解析：如果不是虚继承的类，即便有虚函数也不会因此增加存储空间，如果是虚继承的类，没有虚函数就添加一个虚指针空间，有虚函数不论多少个，就添加两个虚指针空间。

【Exp.005-虚继承与虚函数】

 class A
 {
 public:
     virtual void aa() {  }
     virtual void aa2() {  }
 private:
     char ch[3];
 }; // 1+4 = 补齐 = 8

 class B: virtual public A
 {
 public:
     virtual void bb() {  }
     virtual void bb2() {  }
 }; // 8（副本）+4(虚继承)+4（虚指针） = 16

 int main(void)
 {
     cout<<"A's size is "<<sizeof(A)<//        4+4=8
     cout<<"B's size is "<<sizeof(B)<//        A的副本+4+4=16
     return 0;
 }

解析：如果不是虚继承的类，即便有虚函数也不会因此增加存储空间，如果是虚继承的类，没有虚函数就添加一个虚指针空间，有虚函数不论多少个，就添加两个虚指针空间。

【小结】

重要的事情讲三遍！！！

如果不是虚继承的类，即便有虚函数也不会因此增加存储空间，如果是虚继承的类，没有虚函数就添加一个虚指针空间，有虚函数不论多少个，就添加两个虚指针空间！！！