C++的多重继承是如何实现的？

Question

单继承很容易实现。例如，在 C 中，继承可以模拟为：

struct Base { int a; }
struct Descendant { Base parent; int b; }

但是对于多重继承，编译器必须在新构建的类中安排多个父级。是怎么做到的？

我看到的问题是：父母应该安排在AB还是BA，或者甚至其他方式？然后，如果我进行演员表：

SecondBase * base = (SecondBase *) &object_with_base1_and_base2_parents;

编译器必须考虑是否改变原始指针。虚拟机也需要类似的棘手操作。

Answer 1

以下来自 C++ 创建者的论文描述了多重继承的可能实现：

Multiple Inheritance for C++ - Bjarne Stroustrup

Answer 2

this pretty old MSDN article 介绍了它是如何在 VC++ 中实现的。

Answer 3

然后，如果我进行演员表：

SecondBase base = (SecondBase *) object_with_base1_and_base2_parents;

编译器必须考虑是否改变原始指针。虚拟机也有类似的棘手问题。

使用非虚拟继承，这比你想象的要简单——在编译转换时，编译器知道派生类的确切布局（毕竟，编译器做了布局）。通常发生的所有事情都是从派生类指针中添加/减去固定偏移量（对于其中一个基类可能为零）。

使用虚拟继承可能会更复杂一些 - 它可能涉及从 vtbl（或类似的）获取偏移量。

Stan Lippman 的书 "Inside the C++ Object Model" 很好地描述了这些东西可能（并且通常实际上是）如何工作。

Answer 4

父母按照指定的顺序排列：

class Derived : A, B {} // A comes first, then B

class Derived : B, A {} // B comes first, then A

您的第二种情况是以编译器特定的方式处理的。一种常见的方法是使用大于平台指针大小的指针来存储额外数据。

Answer 5

这是一个有趣的问题，实际上并不是 C++ 特定的。当您拥有一种具有多重分派和多重继承的语言（例如 CLOS）时，事情也会变得更加复杂。

人们已经注意到有不同的方法来解决这个问题。在这种情况下，您可能会发现阅读一些有关元对象协议 (MOP) 的有趣内容...

Answer 6

这完全取决于编译器是如何完成的，但我相信它通常是通过 vtables 的层次结构完成的。

Answer 7

我做了一个简单的实验：

class BaseA { int a; };
class BaseB { int b; };
class Descendant : public BaseA, BaseB {};
int main() {
        Descendant d;
        BaseB * b = (BaseB*) &d;
        Descendant *d2 = (Descendant *) b;
        printf("Descendant: %p, casted BaseB: %p, casted back Descendant: %p\n", &d, b, d2);
}

输出是：

Descendant: 0xbfc0e3e0, casted BaseB: 0xbfc0e3e4, casted back Descendant: 0xbfc0e3e0

很高兴认识到静态转换并不总是意味着“在不触及内容的情况下更改类型”。 （嗯，当数据类型不匹配时，也会对内容产生干扰，但 IMO 情况不同）。