C++虚继承下的内存模型（1）

1、对于普通继承，基类子对象始终位于派生类对象的前面（也即基类成员变量始终在派生类成员变量的前面），而且不管继承层次有多深，它相对于派生类对象顶部的偏移量是固定的。请看下面的例子：

2、obj_a、obj_b、obj_c、obj_d 的内存模型如下所示

A 是最顶层的基类，在派生类 B、C、D 的对象中，A 类子对象始终位于最前面，偏移量是固定的，为 0。b1、b2 是派生类 B 的新增成员变量，它们的偏移量也是固定的，分别为 8 和 12。c1、c2、d1、d2 也是同样的道理。

3、前面我们说过，编译器在知道对象首地址的情况下，通过计算偏移来存取成员变量。对于普通继承，基类成员变量的偏移是固定的，不会随着继承层级的增加而改变，存取起来非常方便。

而对于虚继承，恰恰和普通继承相反，大部分编译器会把基类成员变量放在派生类成员变量的后面，这样随着继承层级的增加，基类成员变量的偏移就会改变，就得通过其他方案来计算偏移量。下面我们来一步一步地分析虚继承时的对象内存模型。

4、1) 修改上面的代码，使得 A 是 B 的虚基类：

class B: virtual public A；

此时 obj_b、obj_c、obj_d 的内存模型就会发生变化，如下图所示：

不管是虚基类的直接派生类还是间接派生类，虚基类的子对象始终位于派生类对象的最后面。

5、2) 再假设 A 是 B 的虚基类，B 又是 C 的虚基类，那么各个对象的内存模型如下图所示

6、从上面的两张图中可以发现，虚继承时的派生类对象被分成了两部分：

不带阴影的一部分偏移量固定，不会随着继承层次的增加而改变，称为固定部分；

带有阴影的一部分是虚基类的子对象，偏移量会随着继承层次的增加而改变，称为共享部分。

7、当要访问对象的成员变量时，需要知道对象的首地址和变量的偏移，对象的首地址很好获得，关键是变量的偏移。对于固定部分，偏移是不变的，很好计算；而对于共享部分，偏移会随着继承层次的增加而改变，这就需要设计一种方案，在偏移不断变化的过程中准确地计算偏移。

对于虚继承，将派生类分为固定部分和共享部分，并把共享部分放在最后，几乎所有的编译器都在这一点上达成了共识。主要的分歧就是如何计算共享部分的偏移，可谓是百花齐放，没有统一标准。

各个编译器正是在设计这一方案时出现了分歧，不同的编译器设计了不同的方案来计算共享部分的偏移。

8、到底不同的编译器是怎么解决共享部分的偏移的呢？让我们下节课再来看吧！