虚拟继承的内部机制

Question

C++ 示例代码：

class A {
  public:
    A(int) {}
};

class B : public virtual A {
  public:
    B(int b) : A(b) {}
};

class C : virtual public A {
  public:
    C(int c) : A(c) {}
};

class D : public B, public C {
  public:
    D() : B(1), C(2){};
};

这是菱形问题的典型代码（解决方案）。我知道为什么使用 virtual 关键字。但是我不知道编译器处理这个问题的内部机制。现在我遇到了关于上述机制的两种不同的理论，如下所述。

1. 当使用 virtual 关键字继承类时，编译器会在派生类中添加一个虚拟基指针。我检查了派生类的大小，是的，它包括附加指针的大小。但是我不知道在上面的例子中，当类 A 的成员在类 D 中被引用时它指向哪里以及它是如何工作的。

2. 编译器为每个构造函数创建程序员提供的每个定义的两个版本。从this link知道 例如在上面的代码中。 编译器会生成2个版本的C构造函数

    C(int){}           // Version1
   
    C(int):A(int){}    // Version2 
   

   还有两个不同版本的构造函数B

    B(int){}           // Version1
   
    B(int):A(int){}    // Version2
   

   所以当 D 被构造时，编译器将生成以下任一代码

   D() : B(), C(2) {}  // Version1
   
   D() : B(1), C() {}  // Version2
   

   以确保只创建 A 的一个实例，从而避免 A 的重复副本。

请帮我了解一下内部机制。

Answer 1

一个常见的用法（没有任何标准规定！）是首先创建一个虚拟继承对象的实例，然后在 vtables 中放置一个指向该实例的指针。这就是发生的事情：

• A 的创建：没什么特别的
• B 的创建：A 被构造并在 B vtable 中添加到它的链接
• D 的创建：首先构造 A，然后是 B 和 C，并且每个都在其 vtable 中包含指向 A 的链接。这允许当您获得指向 D 对象的指针时，将其转换为指向 B 和 C 的指针，并且每个指针仍将知道其 A 成员在哪里。

但这只不过是对可能实现的理论答案。我并不是说实际的实现（比如 gcc、clang 或 microsoft vc）完全遵循这一点。但是，例如，如果您必须在纯 C 语言中模拟虚拟继承，则可以使用它。