C++ 多个 Inheritance Memory 寻址问题

Question

请忽略 #include 部分，假设它们已正确完成。 这也可能是特定于实现的（但 vtables 的概念也是如此）但我很好奇，因为它增强了我可视化多个 inheritance 的能力。（顺便说一句，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

这是编译并生成 Object 代码。

在我使用的其他一些编译单元中（在包含上述代码的 header 文件之后）：

class C : public B , public A {
public:
   int c;
}objC;

f(&objC); // ################## Label 1

memory model 对于 objC：

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

&objC将包含 <1> 的起始地址 in memory model 上面假设编译器将如何/何时将其转移到 <3>？ 它是否发生在Label 1的电话检查期间？

编辑：：

因为标签 1 似乎是一个赠品，只是让它对编译器来说更加模糊。 请参阅上面的编辑代码。 现在编译器什么时候在哪里做什么？

Answer 1

简短回答：如果编译器知道基数和派生数 class 之间的关系，它将在转换操作期间调整指针值。

假设 class C 的 object 实例的地址位于地址 100。假设 sizeof(C) == 4。sizeof(B) 和 sizeof(A) 也是如此。

当发生以下情况时：

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 memory 地址加上“A”从 C 开始的偏移量。在这种情况下，假设 sizeof(B) 也是 4，pA 将引用 memory 地址 104。

所有这一切都适用于将派生的 class 指针传递到 function 并期望基指针 class。 隐式转换将像指针偏移调整一样发生。

同样，对于向下转型：

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

编译器将在分配期间负责调整指针值。

所有这一切的一个“陷阱”是当 class 在没有完整声明的情况下被前向声明时：

 // 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
 }

那是一个真正的错误！

我的一般规则。 避免使用旧的“C 风格”转换并使用 static_cast 运算符，或者仅依靠隐式转换而不使用运算符来做正确的事情（对于向上转换）。 如果转换无效，编译器将发出错误。

Answer 2

是的，你说得很对。

要完全了解情况，您必须知道编译器在两点上知道什么：

1. 在 Label 1（正如您已经确定的那样）

2. 里面 function 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 function f() 内部，编译器仅（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东西的一部分。