为什么 virtual inherit 2 类 会增加对象大小？

Question

我有一个简单的对象，在 64 位 ubuntu1804 下用 g++ 编译和 运行:

struct Base1{ int mi,mj,mk,mh;};
struct Base2{ int ni,nj,nk,nh;};

struct Child1:virtual Base1{virtual void f(){}};
struct Child2:virtual Base1{virtual void f(){}};
struct Derive1:Child1,Child2{};

struct Child3:virtual Base2{virtual void f(){}};
struct Child4:virtual Base2{virtual void f(){}};
struct Derive2:Child3,Child4{};

struct Final:Derive1,Derive2{};
int main(){
        cout<<"C1="<<sizeof(Child1)<<endl;
        cout<<"C2="<<sizeof(Child2)<<endl;
        cout<<"C3="<<sizeof(Child3)<<endl;
        cout<<"C4="<<sizeof(Child4)<<endl;
        cout<<"D1="<<sizeof(Derive1)<<endl;
        cout<<"D2="<<sizeof(Derive2)<<endl;
        cout<<"F ="<<sizeof(Final)<<endl;
        return 0;
}

程序输出：

$ g++ om.cpp -O2 && ./a.out
C1=24
C2=24
C3=24
C4=24
D1=32
D2=32
F =64

我知道 sizeof(B1) 是 16，而 Child1-Child4 添加虚函数（vptr 指向 vtable）会增加额外的指针大小，所以它们的大小是 24，没问题。但是为什么 sizeof Derive1/Derive2 是 32 呢？ C++ 对象模型为它添加了一个额外的指针，对吧？但是这个额外的指针实际上做了什么，为什么有必要添加这个额外的 8byte 指针呢？我看这里没有任何必要。

非常感谢。

Answer 1

一个合理的布局：

Final
----------------------
| Derive1
| --------------------
| | Child1
| | ------------------
| | | Pointer to Base1 (8 bytes)
| | ------------------
| | Child2
| | ------------------
| | | Pointer to Base1 (8 bytes)
| | ------------------
| --------------------
| Derive2
| --------------------
| | Child3
| | ------------------
| | | Pointer to Base2 (8 bytes)
| | ------------------
| | Child4
| | ------------------
| | | Pointer to Base2 (8 bytes)
| | ------------------
| --------------------
| Base1
| --------------------
| | mi                 (4 bytes)
| | mj                 (4 bytes)
| | mk                 (4 bytes)
| | mh                 (4 bytes)
| --------------------
| Base2
| --------------------
| | ni                 (4 bytes)
| | nj                 (4 bytes)
| | nk                 (4 bytes)
| | nh                 (4 bytes)
| --------------------
----------------------

总尺寸：8 + 8 + 8 + 8 + 4 + 4 + 4 + 4 + 4 + 4 + 4 + 4 = 64
请注意，如果您的虚函数不那么琐碎 and/or 实际上会覆盖某些内容，则此大小可能会增加以容纳 vtable 指针。 （就目前而言，可以完全优化虚拟功能。）

要理解为什么所有这些指针都是必要的，请考虑以下内容：

Final foo;
Child3 * c3 = &foo;
Child4 * c4 = &foo;
Base2 * b23 = c3;
Base2 * b24 = c4;

如果给你 c4，你会如何将其转换为指向 Base2 的指针？请记住，您不能假设 c4 指向 Final 的一部分；您的解决方案还必须适用于以下内容，并且必须同样适用于 c3.

Child4 c4;
Base2 * b24 = &c4;