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; }

但对于多重继承，编译器必须在新构造的类中安排多个父类。 它是如何完成的？

我看到出现的问题是：父母应该被安排在AB还是BA，或者甚至其他方式？ 然后，如果我进行强制转换：

SecondBase * base = (SecondBase *) &object_with_base1_and_base2_parents;

编译器必须考虑是否更改原始指针。 虚拟也需要类似的棘手事情。

Answer 1

C++ 创建者的以下论文描述了多重继承的可能实现：

C++ 的多重继承 - Bjarne Stroustrup

Answer 2

这篇相当老的 MSDN 文章介绍了如何在 VC++ 中实现它。

Answer 3

然后，如果我进行转换：

SecondBase base = (SecondBase *) object_with_base1_and_base2_parents; 
  

编译器必须考虑是否改变原始指针。 与虚拟类似的棘手事情。

对于非虚拟继承，这没有您想象的那么棘手 - 在编译强制转换时，编译器知道派生类的确切布局（毕竟，编译器进行了布局）。 通常发生的只是从派生类指针中添加/减去一个固定偏移量（对于基类之一可能为零）。

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

Stan Lippman 的书 “C++ 对象模型内部” 对这些东西可能（并且通常实际上）如何工作。

Answer 4

父级按指定的顺序排列：

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

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

第二种情况以特定于编译器的方式处理。 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的数据。

Answer 5

这是一个有趣的问题，实际上并不是 C++ 特有的。 当您使用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。 您可能会发现在这种情况下阅读一些有关元对象协议 (MOP) 的内容很有趣......

Answer 6

它完全取决于编译器如何完成，但我相信它通常通过 vtable 的层次结构完成。

Answer 7

我进行了简单的实验：

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“更改类型而不触及内容”。 （好吧，当数据类型彼此不适合时，也会对内容产生干扰，但在我看来这是不同的情况）。