1 工具准备

工欲善其事，必先利其器，我们用到的工具是VS。下面介绍如何使用VS查看类内存分布，学会了你也能自己分析。

一、右击项目->属性

二、配置属性->C/C++->命令行

在其他选项这里写上/d1 reportAllClassLayout：可以看到所有相关类的内存布局
写上/d1 reportSingleClassLayoutXXX（XXX为类名），则只会打出指定类XXX的内存布局。

2 进入正题

一、一个类没有虚函数

class Base {
	int a;
	int b;
public:
	void Function() {}
};

模型是这样的：

可能你看到的是这样的：

看到它了吗？点下去：

这个模型如我们所愿

二、一个类有虚函数

class Base {
	int a;
	int b;
public:
	virtual void VirtualFunction1() {}
	virtual void VirtualFunction2() {}
};

模型是这样的：

            vfptr（虚函数表指针）放在开头，偏移0
            vftable（虚函数表）下面依次是虚函数，0 1 编号
              （第一个0的解释：指向它的 vfptr 在内存中的偏移：0）

三、单继承时

class Base {
	int a;
	int b;
public:
	virtual void VirtualFunction() {}
};

class Derived1 :public Base {
	int c;
public:
	virtual void VirtualFunction() {}
	virtual void VirtualMine() {}
};

父类：

子类：

            首先是继承自父类的：虚函数表指针、变量a b -- (base class Base)说明了这是基类Base
            其次是自己的：变量c

            还继承了父类的 vftable ，重写虚函数后覆盖了父类的虚函数，并在里面添加了自己的虚函数
            第一个0表示：指向此 vftable 的指针 vfptr 在内存里面的偏移
            下面的 0 1：依次编号

     多态实现的理解：
            Base * p = new Derived1();
            父类指针指向子类变量，当调用 p->VirtualFunction(); 时，即：p->vfptr->VirtualFunction();
            既然是父类指针，那么会按照父类内存布局去找vfptr，而C++把它放在0偏移处，就找到了子类的vfptr，最终调用到了子类的虚函数。

子类不重写虚函数：

不重写虚函数，vftable 里面就没有覆盖父类虚函数，这时候调用这个函数，就是父类的虚函数

四、多继承时（菱形继承）

class Base {
	int a;
	int b;
public:
	virtual void VirtualFunction() {}
};

class Derived1 :public Base {
	int c;
public:
	virtual void VirtualFunction() {}
};

class Derived2 :public Base {
	int d;
public:
	virtual void VirtualFunction() {}
};

class LastDerived :public Derived1, public Derived2 {
	int e;
public:
	virtual void VirtualFunction() {}
};

Derived1：

内存情况和上面单继承一样的

Derived2：

同Derived1

LastDerived：

        首先放的是继承自第一个父类 Derived1的：里面放了 Derived1 的所有继承下来的东西，包括 vfptr
        首先放的是继承自第一个父类 Derived2的：里面放了 Derived2 的所有继承下来的东西，包括 vfptr
        最后放的自己的变量e

        两个 vftable ：
            一个是从Derived1继承下来的；
            一个是从Derived2继承下来的，-16表示指向此虚函数表的指针vfptr在内存里面的偏移。

        总的来说：继承了所有父类的东西，连基类的内容也继承了两套，冗余。

五、虚继承时

class Base {
	int a;
	int b;
public:
	virtual void VirtualFunction() {}
};

class Derived1 :virtual public Base {
	int c;
public:
	virtual void VirtualFunction() {}
};

class Derived2 :virtual public Base {
	int d;
public:
	virtual void VirtualFunction() {}
};

class LastDerived :public Derived1, public Derived2 {
	int e;
public:
	virtual void VirtualFunction() {}
};

Derived1：虚继承自 Base

        首先放的不是父类的内容了
        首先放的是自己的： vbptr（虚基类指针，指向一个偏移量表 vbtable）、变量c
        其次放的是继承自父类的： vfptr、变量a b

        vbtable（虚基类表）:
            存放是基类的 vfptr 相对于 vbptr 的偏移

        vftable（虚函数表）：
            首先是指向自己的 vfptr 在内存中的偏移
            其次是虚函数地址

扩展：若此时，再写一个新的虚函数，它不是虚继承自基类的虚函数，会再为 Derived1 生成一个虚函数表，它有了另一个身份：新的虚基类

可以看出，除了上面分析的几个指针、表外，又多了一个 vfptr 放在开始，下面也多了一个虚函数表，它又多了一个身份
由于有两个 vftable ，在后面用@Derived@、@Base@指明了

Derived2：虚继承自 Base

和Derived1是一样的

LastDerived：实继承自Derived1 Derived2

可以看到的是，和非继承一样，先放父类，再放子类。只是父类基类的部分被剥离放在了最下面：

            首先放的继承自第一个父类 Derived1 的：vbptr 、变量c （由于Derived是虚继承自Base，所以先放的是vbptr，参照上一步）
            其次放的继承自第二个父类 Derived2 的： vbptr 、变量d
            然后是自己的变量e
            最后存放了继承自基类（与非虚继承不同是时，非虚继承是把基类部分放在父类继承来的内存里面）的：vfptr 、变量a b

            Derived1 的 vbtable：
                存放是基类的 vfptr 相对于 vbptr 的偏移：20 （20 - 0）

            Derived2 的 vbtable：
                存放是基类的 vfptr 相对于 vbptr 的偏移：12 （20 - 8）

            vftable：
                -20表示：指向自己的 vfptr 在内存中的偏移，并且这个类已经重写了基类的虚函数

            可以总结的是：
                虚继承的作用是减少了对基类的重复，仅一份放在最后，代价是增加了 vbptr（虚基类指针）、vbtable（虚基类表）的负担

六、总结（当基类有虚函数时）

        1. 每个类都有虚指针和虚表。

        2. 如果不是虚继承，那么子类将父类的虚函数指针继承下来，并指向自身的虚函数表（发生在对象构造时）。有多少个虚函数，虚函数表里面的项就会有多少。
        多重继承时，可能存在多个的基类虚表与虚指针。

        3. 如果是虚继承，那么子类除了有虚函数指针、虚函数表外，还有一根虚基类指针 vbptr 指向一个虚基类表 vbtable（存放 vfptr 相对于 vbptr 的偏移，用来寻找基类 vfptr ）。
        多重继承时虚函数指针、虚函数表有且只有一份。

        4. 非虚继承时：都是先放父类继承下来的东西，再放自己的东西。
        虚继承时：先放自己的 vbptr （虚继承特有）、自己的东西，再放父类的东西。

一篇文章搞懂C++类继承内存模型~