面试题：C++ 虚函数表与多重继承下的存储位置复杂性

Question

假设存在一个C++类体系，其中有一个基类Base带有虚函数，然后有一个派生类Derived1继承自Base，还有另一个派生类Derived2也继承自Base。现在有一个类MultipleDerived同时继承自Derived1和Derived2。请详细分析MultipleDerived类对象的内存布局中虚函数表的存储位置，以及在调用不同虚函数时如何通过虚函数表找到对应的函数地址，同时说明可能出现的菱形继承问题与虚函数表存储的关系。

Answer 1

MultipleDerived类对象内存布局中虚函数表的存储位置

1. 虚函数表指针：在C++中，当一个类包含虚函数时，该类对象会包含一个指向虚函数表（vtable）的指针（vptr）。对于MultipleDerived类，由于它继承自Derived1和Derived2，而Derived1和Derived2又继承自带有虚函数的Base类，所以MultipleDerived类对象会包含多个虚函数表指针。具体来说，它会有至少两个虚函数表指针，分别对应从Derived1和Derived2继承而来的虚函数表。
2. 存储位置：通常，这些虚函数表指针存储在MultipleDerived类对象内存布局的起始位置（具体位置依赖于编译器实现）。每个虚函数表指针指向一个特定的虚函数表，这些虚函数表存储了该类及其基类虚函数的地址。

通过虚函数表找到对应函数地址的过程

1. 调用虚函数：当通过MultipleDerived类对象调用虚函数时，首先根据对象类型确定要使用的虚函数表指针。例如，如果调用的虚函数是从Derived1继承而来的，就使用对应Derived1的虚函数表指针。
2. 查找虚函数表：找到对应的虚函数表指针后，通过该指针访问虚函数表。虚函数表是一个函数指针数组，每个元素存储一个虚函数的地址。
3. 确定函数地址：在虚函数表中，根据虚函数在表中的索引找到对应的函数地址。这个索引是在编译时确定的，不同的虚函数有不同的索引值。找到函数地址后，就可以调用相应的虚函数。

菱形继承问题与虚函数表存储的关系

1. 菱形继承问题：在上述继承体系中，如果Base类被Derived1和Derived2继承，MultipleDerived又继承自Derived1和Derived2，就形成了菱形继承。菱形继承会导致MultipleDerived类对象中存在Base类成员的两份拷贝，这不仅浪费内存，还可能导致访问歧义。
2. 虚函数表存储影响：由于存在两份Base类子对象，在虚函数表存储方面，每个Base类子对象对应的虚函数表可能会有重复的虚函数条目（如果虚函数没有被重新定义）。这增加了虚函数表的大小，并且在调用虚函数时，需要明确指定从哪个Base类子对象的虚函数表中查找函数地址，否则可能出现歧义。
3. 解决方法 - 虚继承：为了解决菱形继承问题，可以使用虚继承。在Derived1和Derived2继承Base类时使用虚继承（例如class Derived1 : virtual public Base），这样MultipleDerived类对象中只会有一份Base类子对象。在虚继承情况下，虚函数表的结构会更复杂，可能会引入额外的指针来处理虚基类子对象的偏移等信息，但能有效避免菱形继承带来的重复成员和访问歧义问题。