g++ 实现如何处理这种情况？

Question

这是关于此问题的后续提问：这个问题。

考虑以下例子：

#include <iostream>

class A
{
};

class B : public A
{
    public:
    int i;
    virtual void Func() = 0;
};

class C : public B
{
    public:
    char c;
    void Func() {}
};

int main()
{
    C* pC = new C;
    A* pA = (A*)pC;
    std::cout << "pC == " << std::hex << pC << "\n";
    std::cout << "pA == " << std::hex << pA << "\n";
    return 0;
}

使用Visual Studio 2010，输出结果是（在我的电脑上）：

pC == 002DEF90
pA == 002DEF94

（这可以通过问题的被接受的答案来解释）。

使用g++，输出结果如下：

pC == 0x96c8008
pA == 0x96c8008

因此，问题是，g++的实现如何处理这种情况？ 什么使得当C应该有一个虚函数表时，地址相同？（我知道这是一个实现细节，不要说 :) 我出于好奇对这个实现细节感兴趣）。

- Tamás Szelei

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@Naszta：那会违反“不为你不使用的东西付费”的规则。我认为虚函数表存储在其他地方（也许是在末尾）。如Rob所说，-S将提供答案。 - Skizz

将任何字段添加到基类“A”会改变这种行为。似乎，g++只有在它们为空时才可以自由地将基类放置在vtable指针之前。可能与空基类优化有关。 - Evgeny Kluev

如果一个类没有虚函数，那么就不需要有虚函数表。问题中的A类没有虚函数。你不应该期望A类的实例有虚函数表。 - Skizz

有人知道为什么vptr被放在开头而不是在A子对象之后吗？一个实现是否可以通过将vptr放在不同的位置来节省一些指针调整/转发开销呢？ - wolfgang

@wolfgang，vtable指针放在开头是为了避免指针调整。典型情况不是从一种类型转换为子类型（或反之亦然）。典型情况是在一个类型上调用虚函数。如果将vtable指针放在开头，调用虚函数时就可以跳过偏移对象指针的成本。即“objPtr->vptr”映射到“objPtr”，而不是“(objPtr + N)”。 - Derek Park

Answer 1

经过一番努力，我终于想起了一些东西。

空基类优化（Empty Base Optimization）。

只要 A 有成员，结果就会改变。然而只要它没有成员，编译器就不需要为 A 生成真正的布局，重要的是保证每个 A “对象”都有一个与任何其他 A 对象不同的地址。

因此，编译器只需使用 B 子对象（从 A 继承）的地址作为合适的地址。结果发现 B 和 C 具有相同的地址（第一个基类 + 都有虚方法）。

另一方面，如果 A 有成员或者 B 的第一个成员是 A（还有其他条件），那么 EBO 就不能再应用了，你会注意到地址上的跳跃。

- Matthieu M.