读书笔记 《深度探索c++对象模型》 （3）

第四章：Function语意学
4.2 虚拟成员函数
a) 单一继承下的virtual function
一个class只会有一个virtual table。每一个table内含其对应的class object的所有active virtual functions的函数实体地址。包括：

这个class自己定义的virtual function，它override了一个可能存在的base class virtual function函数实体。
继承自base class的函数实体。
一个纯虚函数实体。
b) 多重继承下的virtual function
在多重继承中实现virtual functions。其复杂度在于第二个以及之后的base class身上。例如：

class Base1 {
public:
Base1();
virtual ~Base1();
virtual void SpeakClearly();
virtual Base1* clone() const;
protected:
float data_Base1;
};

class Base2 {
public:
Base2();
virtual ~Base2();
virtual void mumble();
virtual Base2* clone() const;
protected:
float data_Base2;
};

class Derived : public Base1, public Base2 {
public:
Derived();
virtual ~Derived();
virtual Derived* clone() const;
protected:
float data_Derived;
};

有如上派生关系，如果有：

Base2 *pbase2 = new Derived;
delete pbase2;

那么第一行会将pbase指针调整以指向Base2 subobject。否则的话，类似

pbase2->data_Base2;

这种非多态应用都会失败。而在第三行的时候，由于要调用Derived的析构，所以this指针又会被调整到Derived对象开头。
其实现是运用了一种叫Thunk的技术，在代码里面插了一小段汇编代码，用来做两件事情：调整this指针的位置，跳转到virtual function的位置。
于是，对于多重继承来说，有多少个base class，就有多少个vptr，分别指向多少张virtual table。每个virtual table的内容参见《深度探索c++对象模型》P165页的图。注意，由于base_1和derived class共享一个virtual table，所以该virtual table内的内容最多。甚至包括了Base_2::mumble。不过Base_2::mumble的真正地址存放在Base_2对应的virtual table中。所以想要通过derived class的指针条用mumble方法，需要利用thunk调整this指针，这就是下面三种情况的第2种。（注意，某base class的指针，new出来的对象是derived的，也不能调用其他base class的方法）指针的类型是什么，就使用那个基类相应的virtua table。派生类和第一个base class使用的是同一个virtual table。
有三种情况，第二或者后继的base class会影响到virtual functions的支持。这时候需要利用thunk调整this指针。

// 情况1，通过一个指向第二个base class的指针调用一个derived class virtual function
Base2 *pbase2 = new Derived;
// 调用~Derived()， pbase2 必须向后调整sizeof(Base1)个字节
delete pbase2;

// 情况2，通过一个指向Derived class的指针调用一个继承自第二个base class的virtual function
Derived *pderived = new Derived;
// pderived必须向前调整sizeof(Base1)个字节
pderived->mumble();

// 情况3，先向后调整sizeof(Base1)个字节
Base2 *pbase21 = new Derived;
// 调用clone方法时，pbase21调整到Derived对象开头，于是clone的Derived版本会被调用，它会返回一个Derived的指针，然后再被向后调整到指向Base2 SubObject
Base2 *pbase22 = pbase21->clone();

c) 虚拟继承下的virtual functions

class Point2d {
public:
Point2d();
virtual ~Point2d();
virtual void mumble();
virtual float z();
protected:
float _x, _y;
};

class Point3d : public virtual Point2d {
public:
Point3d();
~Point3d();
float z();
protected:
float _z;
};

由于Point2d和Point3d的起始位置不一样，所以两者之间的转换也需要做this指针调整。所以对于Point3d object来说(编译器是VC)，有两张virtual table，一个是继承下来的，里面内容z()和析构函数变成了derived class的z()和析构。mumble()应该保持不变。另一长virtual table里面多了一个virtual base class object的offset，其余一样。（见《深度探索c++对象模型》P169页的图）
不过有些编译器如GCC则是将这个offset加到第一张table中，于是GCC编译器编译的结果也只有一张virtual table。