c++ - 为什么虚拟继承会导致指针偏移？

Question

我知道，由于内存布局的原因，在将派生类指针转换为基类指针时，多重继承和虚函数会导致指针偏移。
但是我不知道为什么虚拟继承也会引起这种影响？我对虚拟继承的唯一了解是防止同一类的多个实例。
下面是我的代码。

class X 
{
public:
    int i;
};

class Y :virtual  public X 
{
    int j;
public:
    void vf(){};
};

int main()
{
    Y* py = new Y;
    X* px = (X*)py;

    cout<<py<<endl;
    cout<<px<<endl;
}

Answer 1

以下代码

#include <inttypes.h>
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>

struct Base {
  long a;
};

struct Derived : virtual public Base {
  long b;
};

int main() {
  Derived object;
  intptr_t reference = (intptr_t)&object;
  printf("Base offset: %" PRIdPTR "\n", (intptr_t)(Base*)&object - reference);
  printf("a offset: %" PRIdPTR "\n", (intptr_t)&object.a - reference);
  printf("Derived offset: %" PRIdPTR "\n", (intptr_t)(Derived*)&object - reference);
  printf("b offset: %" PRIdPTR "\n", (intptr_t)&object.b - reference);
}

在我的机器(Debian / g++)上产生以下输出:

Base offset: 16
a offset: 16
Derived offset: 0
b offset: 8

因此，对象的布局是这样的:

+------+------+------+
| vptr |  b   |  a   |
+------+------+------+

              | Base |

|      Derived       |

如您所见，编译器尚未为vptr类分配Base。这是标准要求的，因为Base是没有任何虚拟功能的POD(普通旧数据)类型。 Derived类必须包含vptr，因为它具有虚拟基数。这样，对于来说，编译器不可能将无vptr的Base子对象放在Derived对象的最开始，因为它需要将vptr放置在内存中的该位置。