如何确定带有虚函数的类的大小？

Question

这是一种家庭作业问题。对于下面的代码，

#include <iostream>
using namespace std;

class A
{
public:
    virtual void f(){}
};

class B
{
public:
    virtual void f2(){}
};

class C: public A, public B
{
public: 
    virtual void f3(){}
};

class D: public C
{
public:
    virtual void f4(){}
};

int main()
{
    cout<<sizeof(D)<<endl;
}

输出是：8

谁能解释一下它是8个字节吗？如果 vtable 实现与编译器相关，那么在面试中我应该如何回答此类问题？虚拟基类怎么样？

编辑：我正在 32 位平台上工作。

Answer 1

这当然取决于实现。 这将是一个糟糕的面试问题。当然，对于日常用途，C++ 程序员可以相信 sizeof 是正确的，并让编译器担心那些 vtable 的事情。

但这里发生的情况是，典型的基于 vtable 的实现需要类 C 或 D 的对象中的两个 vtable。每个基类都需要有自己的 vtable。 C 和 D 添加的新虚拟方法可以通过从一个基类扩展 vtable 格式来处理，但 A 使用的 vtable 和B 无法组合。

在伪 C 代码中，以下是 D 类型的最派生对象在我的实现 (g++ 4.4.5 Linux x86) 上的外观：

void* D_vtable_part1[] = { (void*) 0, &D_typeinfo, &A::f1, &C::f3, &D::f4 };
void* D_vtable_part2[] = { (void*) -4, &D_typeinfo, &B::f2 };

struct D {
  void** vtable_A;
  void** vtable_B;
};

D d = { D_vtable_part1 + 1, D_vtable_part2 + 1 };

Answer 2

在这个问题中，如果你尝试获取 A 类的 Size，它会给你答案“4”，因为 A 只有一个虚函数，因此它的 __vptr 将是“4”字节。

同样，如果你尝试获取 B 类的 Size，它会给你答案“4”，因为 B 也只有一个虚函数，因此它的 __vptr 将是“4”字节。

但是C类继承了A类和C类。 B和C本身具有虚函数。因此C将接收2个__vptr指针，并且对于它自己的虚函数C将使用继承的__vptr。
因此，如果您尝试获取类 C 的 Size，它会给您答案“8”，因为 C 有两个虚拟指针。

最后，类 D 继承类 C，因此 D 将使用继承的 __vptr 作为自己的虚函数，并且因为类 C 具有 sizeof '8' 字节，所以 sizeof D 会给你答案 '8' 字节。

Answer 3

请原谅我含糊其辞，但你提到这本质上是家庭作业。

查看 sizeof() 为其他类返回的结果。您的答案将根据您的编译器以及您处于 32 位还是 64 位环境中而有所不同。

快乐侦查！

Answer 4

对象的大小与它有多少方法无关，也与这些方法是否是虚拟的有关。对象的大小仅由其成员变量决定。

我无法确切地告诉你为什么你得到 8 字节的大小。由于类中没有数据成员，C++ 编译器原则上可以生成一个完全不占用空间的类 [1]！我猜测 8 个字节是提供指向 vtbl 的指针所需的最小值，还可能加上一些填充。

[1]我认为。目前没有时间检查规范来了解 sizeof 是否可以返回 0。