这次我们看看菱形结构的虚继承。虚继承的引入本就是为了解决复杂结构的继承体系问题。上一篇我们在讨论虚继承时用的是一个简单的继承结构，只是为了打个铺垫。
我们先看看这几个类，这是一个典型的菱形继承结构。c100和c101通过虚继承共享同一个父类c041。c110则从c100和c101多重继承而来。
| struct c041 { c041() : c_(0x01) {} virtual void foo() { c_ = 0x02; } char c_; }; struct c100 : public virtual c041 { c100() : c_(0x02) {} char c_; }; struct c101 : public virtual c041 { c101() : c_(0x03) {} char c_; }; struct c110 : public c100, public c101 { c110() : c_(0x04) {} char c_; }; |
运行如下代码：
print_size_detail(c110)
结果为：
the size of c110 is 16
the detail of c110 is 28 c3 45 00 02 1c c3 45 00 03 04 18 c3 45 00 01
我们可以象上一篇一样，画出对象的内存布局。
|c100,5 |c101,5 |c110,1 |c041,5 |
|ospt,4,11 |m,1 |ospt,4,6 |m,1 |m,1 |vtpt,4 |m1 |
(注：为了不折行，我用了缩写。ospt代表偏移值指针、m代表成员变量、vtpt代表虚表指针。第一个数字是该区域的大小，即字节数。只有偏移值指针有第二个数字，第二个数字就是偏移值指针指向的偏移值的大小。)
可以看到对象的内存布局中只有一个c041，即祖父类的部分只有一份，且放在最后面。这就是菱形继承。对比前面几篇的讨论，我们可以知道，如果没有用虚继承机制，那么在c041对象的内存布局中会出现两份c041部分，这也就是所谓的v型继承。相应的对象布局为：c041+c100+c041+c101 +c110。在v型继承中是不能直接从c110，即孙子类，直接转型到c041，即祖父类的。因为在对象的布局中有两份祖父类的实体，一份从c100而来，一份从c101而来。编译器在决议时会存在二义性，它不知道转型后到底用哪一份实体。虽然可以通过先转型到某一父类，然后再转型到祖父类来解决。但使用这种方法时，如果改写了祖父类的成员变量的内容，runtime是不会同步两个祖父类实体的状态，因此可能会有语义错误。
我们再分析一下上面的内存布局。普通继承的布局，顶层类在前面。多重继承时则按从左到右的顺序排。从c100和c101到c110的继承是普通继承，所以遵循这个原则，先是左父类再右父类，接下去是子类。而虚继承则要求将共享的父类放到整个对象布局的最后(即使虚父类没有被真正的共享也是如此，前在一篇的c020类就是这样。不知道打开优化开关后会不会有变化。)所以在上例中的祖父类也是被置于最后的。
我们再看看对成员的访问情况。运行以下代码并查看相应的汇编代码。
c110 c110;
c110.c_ = 0x51;
c110.c100::c_ = 0x52;
c110.c101::c_ = 0x52;
c110.c041::c_ = 0x53;
c110.foo();
对应的汇编代码为：
01 00423993 push 1
02 00423995 lea ecx,[ebp+fffff7f0h]
03 0042399b call 0041de60
04 004239a0 mov byte ptr [ebp+fffff7fah],51h
05 004239a7 mov byte ptr [ebp+fffff7f4h],52h
06 004239ae mov byte ptr [ebp+fffff7f9h],52h
07 004239b5 mov eax,dword ptr [ebp+fffff7f0h]
08 004239bb mov ecx,dword ptr [eax+4]
09 004239be mov byte ptr [ebp+ecx+fffff7f4h],53h
10 004239c6 mov eax,dword ptr [ebp+fffff7f0h]
11 004239cc mov ecx,dword ptr [eax+4]
12 004239cf lea ecx,[ebp+ecx+fffff7f0h]
13 004239d6 call 0041df32