C++重新认知：虚继承、虚指针以及虚表。

一、虚继承

1.1 为什么要有虚继承

先看一段代码：


d类继承b类和c类,但是b类和c类又单独继承一个a类导致d中存在了两份基类a ，导致编译器无法找到正确的基类。
为了解决这种情况，设计者就设计了虚继承来解决此类情况。

2.2 虚继承的声明

这样声明的话，我们d类就可以拥有一份基类了。

二、虚表和虚基表

2.1 虚表

如果类中声明的方法是用virtual修饰的，那么这个方法（函数）就是虚函数，而虚函数的在内存中的存储方法与普通函数是截然不同的。
当虚函数声明时，编译器会创建一个虚函数表（本质是一个函数指针数组），将当前声明的虚函数依次放入虚函数表中，然后将当前的虚函数表地址放入对象模型的最起始位置。

当我们调试时，可以看到会多出一个_vfptr，这个就是虚表指针

当我们在基类中在添加一个虚函数 e（）时可以看到，_vfptr指针数组中会多一个指针成员。

总的来说，虚表就是来存储虚函数指针的，并且虚表是存放在创建对象内存中的（比如我创建一个b类，那么b的虚表就存在b对象内存中）。

2.2 虚基表

#include<iostream>
using namespace std;

class A {
	
public:
	int a;
	
};

class B :virtual public A {
public:
	int b;
};

class C :virtual public A {
public:
	int c;
};
class D : public B ,public C{
	int d;
};
int main() {
	D* d = new D();
	return 0;
}

在这段代码中，虽然B类和C类都虚继承了A类，但是在D类中继承的B类和C类的内存空间中没有存储A类的对象，而是放在了D类的最后，并且除了D类新增加的变量或者函数外，继承的只有一个指针，这个指针就被称为虚基类指针

虚指针（vptr）

• 虚指针是一种特殊的指针类型，它在C++中用于实现多态性。通过虚指针，可以在运行时确定对象的实际类型，并调用适当的成员函数。
• 在C++中，如果一个类中至少有一个虚函数，那么编译器会为该类生成一个虚函数表（VTable），其中存储了该类所有虚函数的地址。
• 虚指针就是指向虚函数表的指针，在每个对象中都有一个虚指针。
• 当调用一个虚函数时，编译器会根据虚指针指向的虚函数表确定要调用哪个函数，然后进行调用。

虚指针作用

实现了动态绑定，即在运行时确定对象的实际类型。这样就可以实现基类指针指向派生类对象，并且能够正确调用派生类中重载的虚函数。

虚函数这么重要，因此我们可以通过它的作用知道，如果虚指针还未初始化，或者是虚表没有创建，那么调用虚函数是十分危险的（因为找不到！）；那么虚函数是在哪里初始化呢？
答案是在构造函数中进行虚表的创建和虚表指针的初始化。

虚表

• 虚函数表是一个数组：虚函数表是一个由函数指针组成的数组，每个函数指针指向一个虚函数的地址。

• 顺序与声明顺序一致：虚函数表中的函数指针的顺序与类中声明虚函数的顺序一致。这样可以确保通过偏移量来访问正确的虚函数。

• 一个类对应一个虚函数表：每个类都有自己独立的虚函数表。如果一个类继承自另一个类，那么它会在父类的虚函数表的基础上扩展，新增的虚函数会添加到子类的虚函数表中。

• 类的对象共享虚函数表：同一类的所有对象共享同一个虚函数表，这样可以减少内存占用。

• 虚指针指向虚函数表：每个对象中都有一个隐藏的虚指针（vptr），它指向对象所属类的虚函数表的起始地址。通过虚指针，可以在运行时确定要调用的虚函数。