C++ 多重继承和虚拟继承对象模型、效率分析(2)

单一继承的对象模型呈现了一种“自然多态”的形式，基类和派生类之间的转换十分自然简单。然而多重继承有多个基类，对象有多个vptr指针，对于第二个或后继基类和派生类之间的转换需要地址调整，以指向完整的基类子对象。

虚拟继承中，为了记住和共享虚拟基类，需要在类中添加指向该基类的指针。从上面的虚拟继承对象模型中可以看到，虽然和单一继承有相同的类层次结构，但虚拟继承打破了单一继承的“自然多态”形式，基类和派生类之间的转换需要调整this指针的地址。如果是虚拟多重继承，则虚拟基类/后继基类和派生类之间的转换需要this指针地址调整 。

一般规则，多重继承经由指向“第二个或者后继base class”的指针（引用）来调用derived class virtual function，该操作所连带的“必要的this指针调整”操作，必须在执行期完成，也就是说offset的大小、以及吧offset加到this指针上头的那一小段程序代码，必须有编译器在某个地方插入。为了实现this指针调整引入thunk技术，所谓thunk是一小段assembly代码，用来以适当的offset值调整this指针，并跳到virtual函数去。Thunk技术允许virtual table slot继续内含一个简单的指针，因此多重继承不需要额外任何空间上的额外负担。Slots中的地址可以直接指向virtual function，也可以指向一个相关的thunk（如果需要调整this指针）。调整this指针的第二个额外负担就是，由于两中不同的可能：（1）经由derived class（或者第一个base class）调用，（2）经由第二个（或者后继）base class调用，同一个函数在virtual table中可能需要多笔对应的slots。并且在第二个或者后继base class中的虚函数表保存的是thunk代码地址。

四、 效率

通过上面第三部分的分析，多重继承和虚拟继承对象模型的较单一继承复杂的对象模型 ，造成了成员访问低效率， 表现在两个方面：对象构建时vptr的多次设定，以及this指针的调整。对于多种继承情况的效率比较如下：

多态中的data member访问

    考察多态中几种继承情形的data member成员访问效率的关键是：members的offset位置在编译期是否能够确定。 如果访问的成员在编译期就可以确定下offset位置，不会带来额外的负担。

    理论上针对上面的继承类型，通过类对象访问，效率完全一样，因为成员在类中的位置在编译期是可以确定的。通过引用或者指针访问，除了一种情形，上面的继承类型效率也完全相同 。例外情形是：通过指针和引用访问虚拟基类的数据成员。因为虚拟基类在不同的继承层次中，其offset位置是变化的，并且无法通过指针或者引用类型确定指针指向对象的真实类型，所以编译期无法确定offset位置，只能在运行期通过类型信息确定。