C++多重继承内存寻址问题

C++ Multiple Inheritance Memory Addressing issue

本文关键字：问题 寻址 内存 多重继承 C++      更新时间：2023-10-16

请忽略 #include 部分，假设它们正确完成。这也可能是特定于实现的（但 vtables 的概念也是如此），但我只是好奇，因为它增强了我对多重继承的可视化。（顺便说一下，我正在使用MinGW 4.4.0）

初始代码：

class A {
public:
   A() : a(0) {}
   int a;
};
//Edit: adding this definition instead
void f(void* ptrA) {
   std::cout<<((A*)ptrA)->a;
}
//end of editing of original posted code
#if 0
//this was originally posted. Edited and replaced by the above f() definition
void f(A* ptrA) {
   std::cout<<ptrA->a;
}
#endif

对此进行编译并生成目标代码。

在

我使用的其他编译单元中（在包含上述代码的头文件之后）：

class C : public B , public A {
public:
   int c;
}objC;
f(&objC); // ################## Label 1

objC 的内存模型：

//<1> stuff from B
//<2> stuff from B
//<3> stuff from A : int a
//<4> stuff from C : int c

&objC将在上面假设的内存模型中包含 <1> 的起始地址编译器如何/何时将其转换为 <3>？在检查Label 1呼叫期间是否发生？

编辑：：

由于 Lable 1 似乎是一个赠送，只是让它对编译器来说更加晦涩难懂。请参阅上面的编辑代码。现在编译器什么时候做，在哪里做？

是的，你说得很对。

要完全了解情况，您必须在两点上知道编译器所知道的内容：

  1. 在标签 1（如您已经确定的那样）

  2. 内部函数 f（）

    （1） 编译器知道 C 和 A 的确切二进制布局以及如何从 C* 转换为 A*，并将在调用站点执行此操作（标签 1）

    （2） 然而，在函数 f（） 中，编译器只（需要）知道 A*，因此将自己限制为 A 的成员（在本例中为 int a），并且不能混淆特定实例是否是其他任何实例的一部分。

简短回答：如果编译器知道基类和派生类之间的关系，它将在强制转换操作期间调整指针值。

假设类 C 的对象实例的地址位于地址 100。 假设 sizeof（C） == 4。 sizeof（B） 和 sizeof（A） 也是如此。

发生强制转换时，如下所示：

C c;
A* pA = &c;  // implicit cast, preferred for upcasting
A* pA = (A*)&c; // explicit cast old style
A* pA = static_cast<A*>(&c); // static-cast, even better

pA 的指针值将是 c 的内存地址加上 C 中"A"开头的偏移量。 在这种情况下，pA 将引用存储器地址 104，假设 sizeof（B） 也是 4。

所有这些都适用于将派生类指针传递到需要基类指针的函数中。 隐式强制转换将发生，指针偏移量调整也是如此。

同样，对于向下投射：

C* pC = (C*)(&a);

编译器将负责在协同过程中调整指针值。

所有这一切的一个"陷阱"是当一个类在没有完整声明的情况下被向前声明时：

 // foo.h
 class A;  // same as above, base class for C
 class C;  // same as above, derived class from A and B
 inline void foo(C* pC)
 {
      A* pA = (A*)pC; // oops, compiler doesn't know that C derives from A.  It won't adjust the pointer value during assigment
      SomeOtherFunction(pA); // bug! Function expecting A* parameter is getting garbage
 }

这是一个真正的错误！

我的一般规则。 避免旧的"C 样式"强制转换，而倾向于使用 static_cast 运算符，或者仅依靠隐式强制转换而没有运算符来执行正确的操作（对于向上转换）。 如果强制转换无效，编译器将发出错误。

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