C++ 對象內存佈局深度解析：單繼承、多重繼承、虛繼承下的 vptr 與 vtable

環境：Ubuntu 12.04 + GCC 4.8.1。本文通過實測內存佈局，揭示虛函數表指針 (vptr) 與虛函數表 (vtable) 在三種繼承模式下的組織規律。

一、單繼承

class Base { virtual void f(); virtual void g(); int bval; };
class Derived : public Base { virtual void f(); virtual void h(); int dval; }

佈局：

• 對象首部：vptr → 指向 Derived 的 vtable；
• 緊接：Base::bval、Derived::dval（按聲明順序）；
• vtable：Derived::f、Base::g、Derived::h、nullptr（GCC 特有尾部哨兵）；
• 覆寫函數原地替換，不增加槽位。

二、多重繼承

class Base1 { virtual void f(); virtual void g(); int b1; };
class Base2 { virtual void f(); virtual void g(); int b2; };
class Derived : public Base1, public Base2 { virtual void f(); virtual void h(); int d; }

佈局：

• 依次包含 Base1 子對象（含 vptr1）、Base2 子對象（含 vptr2）、Derived 自身成員；
• vtable1：Derived::f、Base1::g、Derived::h、哨兵；
• vtable2：Derived::f、Base2::g、哨兵；
• 同名虛函數 f 在兩個 vtable 中均被覆寫；
• 若未覆寫同名函數，調用時需顯式指定 Base1::f() 否則二義性。

class Base { virtual void f(); virtual void t(); int b; };
class Base1 : virtual public Base { virtual void f(); virtual void g(); virtual void k(); int b1; };
class Base2 : virtual public Base { virtual void f(); virtual void g(); virtual void k(); int b2; };
class Derived : public Base1, public Base2 { virtual void f(); virtual void g(); virtual void h(); int d; }