面试题：C++ 中虚函数表指针在对象内存布局中的位置

Question

在 C++ 中，当一个类包含虚函数时，会生成虚函数表。请描述虚函数表指针（vptr）在对象内存布局中的位置，并且说明当一个类从多个包含虚函数的类继承时，虚函数表指针的情况是怎样的。

Answer 1

1. 单继承时虚函数表指针（vptr）位置：
   • 在C++中，当一个类包含虚函数时，该类对象的内存布局中，虚函数表指针（vptr）通常位于对象内存布局的起始位置。这意味着在访问对象的其他成员之前，首先存储的是指向虚函数表的指针。通过这个指针，程序可以在运行时动态地确定应该调用哪个虚函数的具体实现。
2. 多继承且多个基类包含虚函数时虚函数表指针情况：
   • 当一个类从多个包含虚函数的类继承时，该对象可能会包含多个虚函数表指针。每个基类的虚函数表指针指向其对应的基类虚函数表。
   • 例如，假设有类Base1和Base2都包含虚函数，Derived类从Base1和Base2继承。Derived类对象的内存布局可能会依次包含Base1的虚函数表指针（指向Base1的虚函数表）、Base1的其他成员，然后是Base2的虚函数表指针（指向Base2的虚函数表）、Base2的其他成员，最后是Derived类自身的成员。
   • 这种布局方式使得Derived类对象可以正确地访问来自不同基类的虚函数，在运行时根据对象的实际类型动态绑定到合适的虚函数实现。同时，这种多继承的内存布局也增加了对象内存管理的复杂性。