为什么不为重复的空基存储与vtable指针重叠？

考虑以下示例：

#include <iostream>

int main()
{
    struct A {};
    struct B : A {};
    struct C : A, B {};

    std::cout << sizeof(A) << '\n'; // 1
    std::cout << sizeof(B) << '\n'; // 1
    std::cout << sizeof(C) << '\n'; // 2, because of a duplicate base

    struct E : A {virtual ~E() {}};
    struct F : A, B {virtual ~F() {}};

    std::cout << sizeof(E) << '\n'; // 8, the base overlaps the vtable pointer
    std::cout << sizeof(F) << '\n'; // 16, but why?
}

^{（运行在boltbolt上）}

在这里，您可以看到，struct E空的基类（大1个字节）使用了与vtable指针相同的存储空间，这与预期的一样。

但对于struct F具有重复的空基数的，则不会发生这种情况。是什么原因造成的？

我在GCC，Clang和MSVC上得到了相同的结果。上面的结果适用于x64，因此sizeof(void *) == 8。

有趣的是，对于struct G : A, B {void *ptr;};GCC和Clang，请执行EBO（大小为8），但MSVC不执行（大小为16）。

c++

— 黑猫
source

奇怪的是，通过继承自C（继承自A，B），您得到的结果A与B直接继承形式的结果有所不同

— Guillaume Racicot

我喜欢研究这个。感谢您的问题和链接。我不确定我是否有答案，所以只评论一下。难道这是由C和的推导引入的歧义引起的F？毕竟，2 * sizeof(void*) == 16正如您所说，在x86_64上。编译器无法完全优化（如Story Teller所说），因此也不能。

— 安德鲁·法兰加

在gcc和clang上得到相同的结果是正常的，因为它们都遵循itanium ABI。如果是这种情况，我认为在定义ABI时，他们担心布局算法可能会变得过于昂贵，因此他们采取了一些捷径（也就是悲观化）。

— Marc Glisse

@RianQuinn重复的碱基不会使结构无效。

— HolyBlackCat

@RianQuinn通过不同的“路径”从同一个类多次继承在C ++中是完全有效的。如果要创建菱形结构，即仅一次拥有基类，则必须使用虚拟继承。但是，如果您不想要钻石，并且拥有重复的基类对您来说不成问题，那么对于该语言而言也就不成问题。OP的代码仅产生警告，表示无法访问A通过继承的第二个B。那样就好。仅当您确实尝试访问它时（如您的示例），您才会收到错误。

— sebrockm

因为编译器在结构A之后添加了一个字节填充

F {vptr（8）+来自A的0个成员+ 1个填充（因为A为空）+来自b的0} = 9，然后编译器添加7个字节的填充以对齐结构的存储；

E {vptr（8）+ 0个A的成员} = 8不需要填充

来自微软

每个数据对象都有一个对齐要求。对于结构，要求是最大的成员。为每个对象分配一个偏移量，以使偏移量％alignment-requirement == 0

https://docs.microsoft.com/zh-cn/cpp/c-language/storage-and-alignment-of-structures?view=vs-2019

编辑：

这是我的演示：

int main()
{
    C c;
    A* a = &c;
    B* b = &c;

    std::cout << sizeof(A) << " " << a << '\n'; 
    std::cout << sizeof(B) << " " << b << '\n'; 
    std::cout << sizeof(C) << " " << &c << '\n'; 

    E e;
    a = &e;
    std::cout << sizeof(E) <<" " << &e << " " << a << '\n'; 

    F f;
    a = &f;
    b = &f;
    std::cout << sizeof(F) << " " << &f << " " << a << " " << b << '\n';

}

输出：

1 0000007A45B7FBB4
1 0000007A45B7FBB5
1 0000007A45B7FBB4
8 0000007A45B7FC18 0000007A45B7FC20
16 0000007A45B7FC38 0000007A45B7FC40 0000007A45B7FC41

如您所见，a和b永远不会重叠，并且在多重继承上与vptr都有各自的指针值

由VC2019 x64版本编译的说明

— 艾哈迈德·安特
source

我不认为这是这样的。即使A没有成员，它仍然占用1个字节（可以与其他对象共享）。在中E，A位于vptr之后；它与vptr的第一个字节重叠。（这里是一个演示；我对代码进行了一些修改以使其A易于访问。）。同样的情况发生A在F。由于A（和B）可以放在vptr的顶部，因此我不确定为什么不会发生B。

— HolyBlackCat

@HolyBlackCat，但这就是所发生的检查测试代码

— 艾哈迈德·

啊哈，所以MSVC在这里的行为不同于GCC / Clang；它不够聪明，无法放在Avptr之上。它可以解释为什么在MSVC上输出为16，但是我不确定GCC和Clang发生了什么。

— HolyBlackCat