转自：http://masefee.blog.51cto.com/1737284/813812

 转眼间有过了一个月了，自从【C/C++语言入门篇】连载结束后，已经很久没有写博了。最近一直忙着本科毕业论文和工作上的任务，加上一个对于我来说非常重要的事情正在进行中。所以近段时间脑子一直处于绷紧状态，发现自己的脑细胞还真是不够用。加油！

 今天有朋友问到一个问题，那就是在C++的多重继承中，出现菱形状继承的情况下，在构造对象时的内存分布及构造函数的调用流程上出现了问题。最后跟他解释清楚之后，我感觉还是有必要把这个过程写下来，有什么说得不对的地方请大家提出宝贵意见，在此感谢，同时知道这里面的朋友可以直接略过本篇。

好了，直接切入正题，所谓的菱形继承，最简单的构造如下：

class A

{

public:

    A( void ) : nVar( 0xaaaa0000 ){}

public:

    int nVar;

};

class B1 : public A

{

public:

    B1( void ){}

};

class B2 : public A

{

public:

    B2( void ){}

}; 

class C : public B1, public B2

{

public:

    C( void ){}

};

就是这样一个多重继承，用图形化来表示之间的关系就是：

                           A

                         /   /

                        /     /

                      B1    B2

                       /      /

                        /    /

                          C

然后，在创建C的对象：

int main( void )

{

    C obj;

    return 0;

} 

我想大家应该知道这样将造成什么情况，在这里可以清楚的知道obj的大小为8，为什么是8，先看内存分布：

假如obj的内存地址为0x0012ff18.

0x0012FF18：  00 00 aa aa 00 00 aa aa

看了obj对象的内存，里面有2个A的副本，红色的就是B1那条线继承下来的内存，蓝色就是B2那条线继承下来的。因此A的构造函数被调用了两次，这里B1在前面，B2在后面是因为一对多继承是从左到右分布内存的。

从这里明显知道这样的结局肯定是很悲剧的。更可怕的是假如使用obj访问nVar成员将导致编译出错：

obj.nVar = 0x100;

对nVar的访问不明确，因为有两个副本，编译器不知道你到底要修改那个副本，从而导致编译错误，这里访问成员函数也是一个道理。

那么，有什么解决办法不让这种现象出现呢，C++提出了虚继承，以解决这个问题：

class A

{

public:

    A( void ) : nVar( 0xaaaa0000 ){}

public:

    int nVar;

};

class B1 : virtual public  A

{

public:

    B1( void ){}

};

class B2 : virtual public A

{

public:

    B2( void ){}

}; 

class C : public B1, public B2

{

public:

    C( void ){}

};

这样继承下来后，A就只会保留一个副本，再来看内存分布（这里声明，我使用的是VC2008版本来测试的）：

假如obj的内存地址为：0x0012FF10

0x0012FF10：  0041580c 00415800 aaaa0000

可以清晰看出这里0xaaaa0000只有一个，而这时前面多了两个值，obj的大小为12字节，前面蓝色的地址就是C类的虚基指针（vbtable）如果A有虚函数的话，在蓝色和红色之间还会加上虚函数表（vftable）这时就占16字节了。这里就不具体介绍多重继承的虚表的内存分布了。

好了，下面就是本文的重点了，来看看obj对象创建时，调用构造函数的流程：

流程大概就是：在obj创建时，首先会调用C类的构造函数，在构造函数中，首先会将两个vbtable的偏移赋值给前面的蓝色部分内存。之后就会调用A的构造函数，调用之后再调B1和B2的构造函数。

用伪代码来表示：

C()

{

    vbtable;

    vbtable;

    A::A();

    B1::B1();

    B2::B2();

}

那么在调用B1和B2的构造函数是时，按理说会调用A的构造函数，因为B1、B2也是继承于A，但是为什么没有调用A的构造函数呢？来看看反汇编代码：

首先看main函数：

    C obj;
004113DE  push        1    
004113E0  lea         ecx,[obj] 
004113E3  call        C::C (4110E6h)

在红色处调用C的构造函数，再来看C的构造函数：

00411460  push        ebp  
00411461  mov         ebp,esp 
00411463  sub         esp,0CCh 
00411469  push        ebx  
0041146A  push        esi  
0041146B  push        edi  
0041146C  push        ecx  
0041146D  lea         edi,[ebp-0CCh] 
00411473  mov         ecx,33h 
00411478  mov         eax,0CCCCCCCCh 
0041147D  rep stos    dword ptr es:[edi] 
0041147F  pop         ecx  
00411480  mov         dword ptr [ebp-8],ecx 
00411483  cmp         dword ptr [ebp+8],0 
00411487  je          C::C+47h (4114A7h) 
00411489  mov         eax,dword ptr [this] 
0041148C  mov         dword ptr [eax],offset C::`vbtable' (41580Ch) 
00411492  mov         eax,dword ptr [this] 
00411495  mov         dword ptr [eax+4],offset C::`vbtable' (415800h) 
0041149C  mov         ecx,dword ptr [this] 
0041149F  add         ecx,8 
004114A2  call        A::A (4110EBh) 
004114A7  push        0    
004114A9  mov         ecx,dword ptr [this] 
004114AC  call          B2::B2 (4110AAh) 
004114B1  push        0    
004114B3  mov         ecx,dword ptr [this] 
004114B6  add         ecx,4 
004114B9  call        B1::B1 (41107Dh) 
004114BE  mov         eax,dword ptr [this] 
004114C1  pop         edi  
004114C2  pop         esi  
004114C3  pop         ebx  
004114C4  add         esp,0CCh 
004114CA  cmp         ebp,esp 
004114CC  call        @ILT+330(__RTC_CheckEsp) (41114Fh) 
004114D1  mov         esp,ebp 
004114D3  pop         ebp  
004114D4  ret         4   

上面蓝色的为加粗字体，可以看出在赋值vbtable。下面的红色为加粗的部分就是调用A的构造函数。这不奇怪。

在调用A的构造之前有一句：add  ecx, 8 这一句的目的是为了将this定位到两个vbtable之后，在调用A的构造函数时，直接往this所指向的内存地址下写值：0xaaaa0000。因此就构成了布局：

0x0012FF10：     0041580c          00415800    aaaa0000

                        C::this/( vbtable)     vbtable         A::this

C的this在这里看当然是0x0012ff10，A的this就是0x0012ff18，中间相隔两个vbtable，其实this也就是某个类的起始地址，没有什么特别的。

到这里，你可能注意到了蓝色加粗和红色加粗的两条一样的指令push 0，这条语句显然是编译器添加的，B2的构造函数明显没有参数，这样push一个0进去有点类似隐含的一个参数，那么push一个0进去到底做了些什么呢，再看B1的构造函数：

00411550  push        ebp  
00411551  mov         ebp,esp 
00411553  sub         esp,0CCh 
00411559  push        ebx  
0041155A  push        esi  
0041155B  push        edi  
0041155C  push        ecx  
0041155D  lea          edi,[ebp-0CCh] 
00411563  mov         ecx,33h 
00411568  mov         eax,0CCCCCCCCh 
0041156D  rep stos    dword ptr es:[edi] 
0041156F  pop          ecx  
00411570  mov         dword ptr [ebp-8],ecx 
00411573  cmp         dword ptr [ebp+8],0 
00411577  je            B1::B1+3Dh (41158Dh) 
00411579  mov         eax,dword ptr [this] 
0041157C  mov         dword ptr [eax],offset B1::`vbtable' (415818h) 
00411582  mov         ecx,dword ptr [this] 
00411585  add         ecx,4 
00411588  call          A::A (4110EBh) 
0041158D  mov         eax,dword ptr [this] 
00411590  pop         edi  
00411591  pop         esi  
00411592  pop         ebx  
00411593  add         esp,0CCh 
00411599  cmp         ebp,esp 
0041159B  call        @ILT+330(__RTC_CheckEsp) (41114Fh) 
004115A0  mov         esp,ebp 
004115A2  pop         ebp  
004115A3  ret         4 

红色的那句指令很明显，ebp+8正是函数的第一个参数，这里虽然没有，但是压入了一个0，这样一个cmp与0比较相等，执行蓝色的跳转直接跃过A的构造函数调用到绿色的那条指令。这样便实现了只调用一次A的构造函数的功能。B2的构造函数也是同理，这里就不介绍了。

有了这样一个push 0 然后又检查是否为零的操作，所以就算你在B1、B2中显示调用A的构造函数，结果还是不会调用A的构造函数的。

形如： B1( void ): A(){} 因为判断为零直接跳转到构造函数的用户代码里。

好了，本文就到这里就差不多了，这里只是介绍了虚继承中构造函数调用的原理。望大家多多提意见哈。