[C++]单/多继承体系中的虚函数表

单继承中的虚表

单继承体系下：

class Base
{
public:
	virtual void func1()
	{
		cout << "Base::func1()" << endl;
	}
	int a = 0;
};
class Derive : public Base1
{
public:
	virtual void func1()
	{
		cout << "Derive::func1()" << endl;
	}
    virtual void func2()
	{
		cout << "Derive::func2()" << endl;
	}
	int c = 2;
};

对于单继承体系中的基类派生类中的虚表关系如下：

基类有虚函数，所以基类有一个自己的虚表指针，指向自己的虚表，虚表中存放的就是func1()的地址。

派生类继承了基类的虚函数，所以有一个自己的虚表指针，指向自己的虚表，因为派生类重写了基类的虚函数，所以虚表中func1()函数的地址与基类不同。同时派生类又增加了一个虚函数，所以他的虚表里面有两个函数地址。

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多继承中的虚表

多继承体系下：

class Base1
{
public:
	virtual void func1()
	{
		cout << "Base1::func1()" << endl;
	}
	virtual void func2()
	{
		cout << "Base1::func2()" << endl;
	}
	int a = 0; 
};
class Base2
{
public:
	virtual void func1()
	{
		cout << "Base2::func1()" << endl;
	}
	virtual void func3()
	{
		cout << "Base2::func3()" << endl;
	}
	int b = 1;
};
class Derive : public Base1, public Base2
{
public:
	virtual void func1()
	{
		cout << "Derive::func1()" << endl;
	}
	virtual void func2()
	{
		cout << "Derive::func2()" << endl;
	}
	int c = 2;
};

对于多继承体系中的派生类和基类的关系如下：

两个基类各自都有唯一一个虚表指针，指向他们各自的虚表。

Derive对象这里有两个虚表指针，这两个分别是Base1和Base2部分的。这就表明了对于多继承，派生类继承了几个含有虚函数的基类，就会有几个虚表指针。而这里多个虚表指针的顺序则与他们继承的顺序相关：先继承的在前面，后继承的在后面。

！ 但是注意，其中Derive中指向Derive::func1()函数的两个地址不相同（上图最右侧）。按理来说，他们应该是相同的，因为他们都调用了同一个函数。

先说结论：他们确实都调用的是同一个地址处的同一个函数 ，为何不同？原因是：

上图是用多态的方式分别对Derive对象d的func1()函数进行调用。

Base1： Base1是先继承的，所以Derive中他的指针就是Derive对象d的起始地址0x0113F9C0

对于Base1来说，他的调用很简单：直接call函数地址，然后jump就完成了函数调用

Base2： Base2是后继承的，所以Derive中他的指针不是Derive对象d的起始地址，而是0x0113F9C8

而对于Base2来说，他的调用则略显复杂：同Base1一样，先是call了一个地址然后jump到一串指令(2)，而这串指令的目的是修改this指针（ecx中存放的是this指针），将该指针从0x0113F9C8更改到了0x0113F9C0，也就是Derive对象d的地址。修改完指针后就跳转到函数执行函数体了。（以上测试均是在VS2022环境下进行）

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菱形继承的虚表

这种继承十分少用，所以认识现象就足够

菱形继承

一般的菱形继承下：

class Boss
{
public:
	void test()
	{
		cout << "Boss::test()" << endl;
	}
	int o = 16;
};
class Base1 : public Boss
{
public:
	virtual void func1()
	{
		cout << "Base1::func1()" << endl;
	}
	virtual void func2()
	{
		cout << "Base1::func2()" << endl;
	}
	int a = 0; 
};
class Base2 : public Boss
{
public:
	virtual void func1()
	{
		cout << "Base2::func1()" << endl;
	}
	virtual void func3()
	{
		cout << "Base2::func3()" << endl;
	}
	int b = 1;
};
class Derive : public Base1,public Base2
{
public:
	virtual void func1()
	{
		cout << "Derive::func1()" << endl;
	}
	virtual void func2()
	{
		cout << "Derive::func2()" << endl;
	}
	virtual void func3()
	{
		cout << "Derive::func3()" << endl;
	}
	int c = 2;
};

对于菱形继承体系中的Derive存储模型如下：

其虚表指针与前两个继承体系基本一致，唯一不同的就是对于Boss类，两个Base类中各自存储了一个独立的Boss中的成员变量int o（这个独立的成员变量属于菱形继承的弊端）。

菱形虚拟继承

菱形虚拟继承下：

class Boss
{
public:
	void test()
	{
		cout << "Boss::test()" << endl;
	}
	int o = 16;
};
class Base1 : virtual public Boss
{
public:
	virtual void func1()
	{
		cout << "Base1::func1()" << endl;
	}
	virtual void func2()
	{
		cout << "Base1::func2()" << endl;
	}
	int a = 0; 
};
class Base2 : virtual public Boss
{
public:
	virtual void func1()
	{
		cout << "Base2::func1()" << endl;
	}
	virtual void func3()
	{
		cout << "Base2::func3()" << endl;
	}
	int b = 1;
};
class Derive : public Base1,public Base2
{
public:
	virtual void func1()
	{
		cout << "Derive::func1()" << endl;
	}
	virtual void func2()
	{
		cout << "Derive::func2()" << endl;
	}
	virtual void func3()
	{
		cout << "Derive::func3()" << endl;
	}
	int c = 2;
};

对于菱形虚拟继承体系中的Derive存储模型如下：

其中，绿色部分是虚表指针，他们同遵循之前的规则，但是绿色部分的后面位置还有一个指针。

这个指针不是虚表指针 ，而是虚基表指针 。这个虚基表指针是用来记录偏移量的。

他记录的该位置和实际存放Boss成员变量位置0x00CFF820的偏移量，这样菱形虚拟继承的做法在一定程度上解决了菱形继承的缺陷。