面试题：C++虚函数表查看与多继承场景下GCC选项应用

Question

考虑一个C++多继承的场景，类A和类B都有虚函数，类C继承自类A和类B。使用GCC查看类C的虚函数表时，可能会遇到哪些特殊情况？如何通过GCC选项正确获取并分析虚函数表结构？请结合代码示例阐述。

Answer 1

可能遇到的特殊情况

1. 多个虚函数表：由于C++多继承，类C可能会有多个虚函数表。这是因为类A和类B各自可能有独立的虚函数表，类C需要分别维护来自A和B的虚函数表。例如，当类A和类B都有不同的虚函数集时，类C为了能够正确实现多态，就需要有两个虚函数表指针分别指向不同的虚函数表。
2. 虚函数表指针的布局：虚函数表指针在类C对象中的布局可能会变得复杂。在单继承中，虚函数表指针通常在对象布局的开始位置，但在多继承下，虚函数表指针的相对位置可能取决于编译器实现。这可能导致在分析虚函数表结构时，需要额外注意指针位置。

通过GCC选项获取并分析虚函数表结构

1. GCC选项：使用-fdump-class-hierarchy选项，GCC会生成一个包含类层次结构和虚函数表信息的文件。例如，假设源文件名为main.cpp，编译命令为g++ -fdump-class-hierarchy main.cpp。这会生成一个以.o文件为基础的*.classdump文件，其中包含详细的类结构信息。
2. 代码示例：

#include <iostream>

class A {
public:
    virtual void funcA() {
        std::cout << "A::funcA" << std::endl;
    }
};

class B {
public:
    virtual void funcB() {
        std::cout << "B::funcB" << std::endl;
    }
};

class C : public A, public B {
public:
    void funcA() override {
        std::cout << "C::funcA" << std::endl;
    }
    void funcB() override {
        std::cout << "C::funcB" << std::endl;
    }
};

int main() {
    C c;
    A* a = &c;
    B* b = &c;
    a->funcA();
    b->funcB();
    return 0;
}

编译后查看生成的*.classdump文件，可以看到类似如下信息：

Class C
   size=16 align=8
   base size=8 base align=8
C (0x7f87c9e16140) 0
  vptr[0] (subobject @0) = &_ZTV1A
  vptr[1] (subobject @8) = &_ZTV1B
  A (0x7f87c9e16140) 0
  B (0x7f87c9e16148) 8

从上述信息可以看出，类C有两个虚函数表指针，分别对应类A和类B的虚函数表。第一个虚函数表指针vptr[0]指向类A的虚函数表&_ZTV1A，第二个虚函数表指针vptr[1]指向类B的虚函数表&_ZTV1B。通过这种方式，可以分析类C在多继承下的虚函数表结构。