为什么虚拟继承会导致指针偏移？

Question

我知道由于内存布局，多重继承和虚函数在将派生类指针转换为基类指针时会导致指针偏移。

但是我不明白为什么虚拟继承也会导致这种效果？我只知道虚拟继承是防止同一个类的多个实例。

下面是我的代码。

class X 
{
public:
    int i;
};

class Y :virtual  public X 
{
    int j;
public:
    void vf(){};
};

int main()
{
    Y* py = new Y;
    X* px = (X*)py;

    cout<<py<<endl;
    cout<<px<<endl;
}

Answer 1

以下代码

#include <inttypes.h>
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>

struct Base {
  long a;
};

struct Derived : virtual public Base {
  long b;
};

int main() {
  Derived object;
  intptr_t reference = (intptr_t)&object;
  printf("Base offset: %" PRIdPTR "\n", (intptr_t)(Base*)&object - reference);
  printf("a offset: %" PRIdPTR "\n", (intptr_t)&object.a - reference);
  printf("Derived offset: %" PRIdPTR "\n", (intptr_t)(Derived*)&object - reference);
  printf("b offset: %" PRIdPTR "\n", (intptr_t)&object.b - reference);
}

在我的机器 (Debian/g++) 上产生以下输出：

Base offset: 16
a offset: 16
Derived offset: 0
b offset: 8

因此，对象的布局是这样的：

+------+------+------+
| vptr |  b   |  a   |
+------+------+------+

              | Base |

|      Derived       |

如您所见，编译器没有将vptr 分配给Base 类。这是标准要求的，因为Base 是一种没有任何虚拟功能的 POD（普通旧数据）类型。 Derived 类必须包含 vptr，因为它有一个虚拟基。因此，编译器不可能将vptr-less Base 子对象放在Derived 对象的最开头，因为它需要在内存中的那个位置放置一个vptr强>。