《深度探索 C++ 物件模型》讀書筆記（3）：資料成員佈局、繼承與虛繼承大小計算

VC6 實測類別大小

class X {};                    // 1
class Y : public virtual X {}; // 4
class Z : public virtual X {}; // 4
class A : public Y, public Z {}; // 8

大小推導

1. X：空類別插入 1 byte 佔位符。
2. Y：虛繼承含指向虛基類指標 (4B) + 虛基類佔位 (1B) + 對齊填充 (3B) = 8B。VC6 最佳化：empty virtual base class 視為衍生類開頭一部分，省去 1B 及對齊，**實測 4B**。
3. Z：同 Y，4B。
4. A：共享單一 X 實體 (1B) + Y 非虛部分 (4B) + Z 非虛部分 (4B) = 9B → 對齊填充 3B = 12B。VC6 最佳化移除 X 佔位，**實測 8B**。

資料成員綁定規則

• 成員函數參數名稱在首次遇見時決議。若嵌套 typedef 在參考**之後**出現，編譯器報錯。防禦風格：所有資料成員前置宣告。
• Inline 函數本體在**整個類別宣告完成後**才分析求值。

資料成員佈局

• 同一存取區段 (public/protected/private) 內順序 = 宣告順序。
• 不同區段順序編譯器可自由調整 (實務上不調整)。
• 編譯器合成成員 (如 vptr) 穿插其中。

資料成員存取

• 靜態成員：唯一實體在全域資料段，存取轉為直接參考。取址得普通指標非成員指標。
• 非靜態成員：obj.member 編譯期固定位移；ptr->member 若涉及虛基類成員，位移需執行期透過虛基類表/指標間接存取。

繼承對佈局影響

1. 單一繼承無多態：衍生類 = 基類成員 + 自身成員。但分層宣告會導致對齊填充累積 (如 Concrete3 16B vs 扁平 8B)，為保護基類子物件語意 (賦值不影響衍生成員)。
2. 加上多態：引入 vptr、虛表、建構/解構開銷。
3. 多重繼承：第一基類位移 0，第二基類需位移調整 (pv = (Vertex*)((char*)&v3d + sizeof(Point3d)))。
4. 虛繼承：分為固定區 (直接存取) 與共享區 (虛基類，間接存取)。三大策略：
   • 每虛基類一指標
   • 虛基類表 (Microsoft)
   • 虛表負索引存放位移 (Sun/Foundation)

效率與指標

• 單一/多重繼承非虛成員存取效率同非繼承。
• 虛繼承間接存取效率差。
• 成員指標值 = 實際位移 + 1 (區分空指標與第一成員)。多重繼承下第二基類成員指標需加基類大小調整。