源文章来自前C++标准委员会的 Danny Kalev 的 The Biggest Changes in C++11 (and Why You Should Care)，赖勇浩做了一个中文翻译在这里。所以，我就不翻译了，我在这里仅对文中提到的这些变化“追问为什么要引入这些变化”的一个探讨，只有知道为了什么，用在什么地方，我们才能真正学到这个知识。而以此你可以更深入地了解这些变化。所以，本文不是翻译。因为写得有些仓促，所以难免有问题，还请大家指正。

Lambda 表达式

Lambda表达式来源于函数式编程，说白就了就是在使用的地方定义函数，有的语言叫“闭包”，如果 lambda 函数没有传回值(例如 void )，其回返类型可被完全忽略。 定义在与 lambda 函数相同作用域的变量参考也可以被使用。这种的变量集合一般被称作 closure（闭包）。我在这里就不再讲这个事了。表达式的简单语法如下，

原文的作者给出了下面的例子：

在传统的STL中for_each() 这个玩意最后那个参数需要一个“函数对象”，所谓函数对象，其实是一个class，这个class重载了operator()，于是这个对象可以像函数的式样的使用。实现一个函数对象并不容易，需要使用template，比如下面这个例子就是函数对象的简单例子（实际的实现远比这个复杂）：

所以，C++引入Lambda的最主要原因就是1）可以定义匿名函数，2）编译器会把其转成函数对象。相信你会和我一样，会疑问为什么以前STL中的ptr_fun()这个函数对象不能用？（ptr_fun()就是把一个自然函数转成函数对象的）。原因是，ptr_fun() 的局限是其接收的自然函数只能有1或2个参数。

那么，除了方便外，为什么一定要使用Lambda呢？它比传统的函数或是函数对象有什么好处呢？我个人所理解的是，这种函数之年以叫“闭包”，就是因为其限制了别人的访问，更私有。也可以认为他是一次性的方法。Lambda表达式应该是简洁的，极私有的，为了更易的代码和更方便的编程。

自动类型推导 auto

在这一节中，原文主要介绍了两个关键字 auto 和 deltype，示例如下：

auto 最大的好处就是让代码简洁，尤其是那些模板类的声明，比如：STL中的容器的迭代子类型。

可以变成：

模板这个特性让C++的代码变得很难读，不信你可以看看STL的源码，那是一个乱啊。使用auto必需一个初始化值，编译器可以通过这个初始化值推导出类型。因为auto是来简化模板类引入的代码难读的问题，如上面的示例，iteration这种类型就最适合用auto的，但是，我们不应该把其滥用。

比如下面的代码的可读性就降低了。因为，我不知道ProcessData返回什么？int? bool? 还是对象？或是别的什么？这让你后面的程序不知道怎么做。

但是下面的程序就没有问题，因为pObject的型别在后面的new中有了。

自动化推导 decltype

关于 decltype 是一个操作符，其可以评估括号内表达式的类型，其规则如下：

1. 如果表达式e是一个变量，那么就是这个变量的类型。
2. 如果表达式e是一个函数，那么就是这个函数返回值的类型。
3. 如果不符合1和2，如果e是左值，类型为T，那么decltype(e)是T&；如果是右值，则是T。

原文给出的示例如下，我们可以看到，这个让的确我们的定义变量省了很多事。

还有一个适合的用法是用来typedef函数指针，也会省很多事。比如：

auto 和 decltype 的差别和关系

Wikipedia 上是这么说的（关于decltype的规则见上）

如果auto 和 decltype 在一起使用会是什么样子？能看下面的示例，下面这个示例也是引入decltype的一个原因——让C++有能力写一个 “ forwarding function 模板”，

这个函数模板看起来相当费解，其用到了auto 和 decltype 来扩展了已有的模板技术的不足。怎么个不足呢？在上例中，我不知道AddingFunc会接收什么样类型的对象，这两个对象的 + 操作符返回的类型也不知道，老的模板函数无法定义AddingFunc返回值和这两个对象相加后的返回值匹配，所以，你可以使用上述的这种定义。

统一的初始化语法

C/C++的初始化的方法比较，C++ 11 用大括号统一了这些初始化的方法。

比如：POD的类型。

关于POD相说两句，所谓POD就是Plain Old Data，当class/struct是极简的(trivial)、属于标准布局(standard-layout)，以及他的所有非静态（non-static）成员都是POD时，会被视为POD。如：

POD的初始化有点怪，比如上例，new A; 和new A(); 是不一样的，对于其内部的m，前者没有被初始化，后者被初始化了（不同 的编译器行为不一样，VC++和GCC不一样）。而非POD的初始化，则都会被初始化。

从这点可以看出，C/C++的初始化问题很奇怪，所以，在C++ 2011版中就做了统一。原文作者给出了如下的示例：

容器的初始化：

还支持像Java一样的成员初始化：

Delete 和 Default 函数

我们知道C++的编译器在你没有定义某些成员函数的时候会给你的类自动生成这些函数，比如，构造函数，拷贝构造，析构函数，赋值函数。有些时候，我们不想要这些函数，比如，构造函数，因为我们想做实现单例模式。传统的做法是将其声明成private类型。

在新的C++中引入了两个指示符，delete意为告诉编译器不自动产生这个函数，default告诉编译器产生一个默认的。原文给出了下面两个例子：

再如delete

这里，我想说一下，为什么我们需要default？我什么都不写不就是default吗？不全然是，比如构造函数，因为只要你定义了一个构造函数，编译器就不会给你生成一个默认的了。所以，为了要让默认的和自定义的共存，才引入这个参数，如下例所示：

关于delete还有两个有用的地方是

1）让你的对象只能生成在栈内存上：

2）阻止函数的其形参的类型调用：（若尝试以 double 的形参调用 f()，将会引发编译期错误， 编译器不会自动将 double 形参转型为 int 再调用f()，如果传入的参数是double，则会出现编译错误）

nullptr

C/C++的NULL宏是个被有很多潜在BUG的宏。因为有的库把其定义成整数0，有的定义成 (void*)0。在C的时代还好。但是在C++的时代，这就会引发很多问题。你可以上网看看。这是为什么需要 nullptr 的原因。 nullptr 是强类型的。

所以在新版中请以 nullptr 初始化指针。

委托构造

在以前的C++中，构造函数之间不能互相调用，所以，我们在写这些相似的构造函数里，我们会把相同的代码放到一个私有的成员函数中。

但是，为了方便并不足让“委托构造”这个事出现，最主要的问题是，基类的构造不能直接成为派生类的构造，就算是基类的构造函数够了，派生类还要自己写自己的构造函数：

上例中，派生类手动继承基类的构造函数， 编译器可以使用基类的构造函数完成派生类的构造。 而将基类的构造函数带入派生类的动作 无法选择性地部分带入， 所以，要不就是继承基类全部的构造函数，要不就是一个都不继承(不手动带入)。 此外，若牵涉到多重继承，从多个基类继承而来的构造函数不可以有相同的函数签名(signature)。 而派生类的新加入的构造函数也不可以和继承而来的基类构造函数有相同的函数签名，因为这相当于重复声明。（所谓函数签名就是函数的参数类型和顺序不）

右值引用和move语义

在老版的C++中，临时性变量（称为右值”R-values”，位于赋值操作符之右）经常用作交换两个变量。比如下面的示例中的tmp变量。示例中的那个函数需要传递两个string的引用，但是在交换的过程中产生了对象的构造，内存的分配还有对象的拷贝构造等等动作，成本比较高。

C++ 11增加一个新的引用（reference）类型称作右值引用（R-value reference），标记为typename &&。他们能够以non-const值的方式传入，允许对象去改动他们。这项修正允许特定对象创造出move语义。

举例而言，上面那个例子中，string类中保存了一个动态内存分存的char*指针，如果一个string对象发生拷贝构造（如：函数返回），string类里的char*内存只能通过创建一个新的临时对象，并把函数内的对象的内存copy到这个新的对象中，然后销毁临时对象及其内存。这是原来C++性能上重点被批评的事。

能过右值引用，string的构造函数需要改成“move构造函数”，如下所示。这样一来，使得对某个stirng的右值引用可以单纯地从右值复制其内部C-style的指针到新的string，然后留下空的右值。这个操作不需要内存数组的复制，而且空的暂时对象的析构也不会释放内存。其更有效率。

The C++11 STL中广泛地使用了右值引用和move语议。因此，很多算法和容器的性能都被优化了。

C++ 11 STL 标准库

C++ STL库在2003年经历了很大的整容手术 Library Technical Report 1 (TR1)。 TR1 中出现了很多新的容器类 (unordered_set, unordered_map, unordered_multiset, 和 unordered_multimap) 以及一些新的库支持诸如：正则表达式， tuples，函数对象包装，等等。 C++11 批准了 TR1 成为正式的C++标准，还有一些TR1 后新加的一些库，从而成为了新的C++ 11 STL标准库。这个库主要包含下面的功能：

线程库

这们就不多说了，以前的STL饱受线程安全的批评。现在好 了。C++ 11 支持线程类了。这将涉及两个部分：第一、设计一个可以使多个线程在一个进程中共存的内存模型；第二、为线程之间的交互提供支持。第二部分将由程序库提供支持。大家可以看看promises and futures，其用于对象的同步。 async() 函数模板用于发起并发任务，而 thread_local 为线程内的数据指定存储类型。更多的东西，可以查看 Anthony Williams的 Simpler Multithreading in C++0x.

新型智能指针

C++98 的知能指针是 auto_ptr， 在C++ 11中被废弃了。C++11  引入了两个指针类： shared_ptr 和 unique_ptr。 shared_ptr只是单纯的引用计数指针，unique_ptr 是用来取代auto_ptr。 unique_ptr 提供 auto_ptr 大部份特性，唯一的例外是 auto_ptr 的不安全、隐性的左值搬移。不像 auto_ptr，unique_ptr 可以存放在 C++0x 提出的那些能察觉搬移动作的容器之中。

为什么要这么干？大家可以看看《More Effective C++》中对 auto_ptr的讨论。

新的算法

定义了一些新的算法： all_of(), any_of() 和 none_of()。

使用新的copy_n()算法，你可以很方便地拷贝数组。

使用 iota() 可以用来创建递增的数列。如下例所示：

总之，看下来，C++11 还是很学院派，很多实用的东西还是没有，比如： XML，sockets，reflection，当然还有垃圾回收。看来要等到C++ 20了。呵呵。不过C++ 11在性能上还是很快。参看 Google’s benchmark tests。原文还引用Stroustrup 的观点：C++11 是一门新的语言——一个更好的 C++。

如果把所有的改变都列出来，你会发现真多啊。我估计C++ Primer那本书的厚度要增加至少30%以上。C++的门槛会不会越来越高了呢？我不知道，但我个人觉得这门语言的确是变得越来越令人望而却步了。（想起了某人和我说的一句话——学技术真的是太累了，还是搞方法论好混些？）

* — 1) unicode string literals is a feature of the EDG frontend, but it is undocumented at Intel C++ compiler (/Qoption,cpp,"--uliterals" option enables it)

gprof介绍

gprof是GNU profiler工具。可以显示程序运行的“flat profile”，包括每个函数的调用次数，每个函数消耗的处理器时间。也可以显示“调用图”，包括函数的调用关系，每个函数调用花费了多少时间。还可以显示“注释的源代码”，是程序源代码的一个复本，标记有程序中每行代码的执行次数。

为gprof编译程序

在编译或链接源程序的时候在编译器的命令行参数中加入“-pg”选项，编译时编译器会自动在目标代码中插入用于性能测试的代码片断，这些代码在程序在运行时采集并记录函数的调用关系和调用次数，以及采集并记录函数自身执行时间和子函数的调用时间，程序运行结束后，会在程序退出的路径下生成一个gmon.out文件。这个文件就是记录并保存下来的监控数据。可以通过命令行方式的gprof或图形化的Kprof来解读这些数据并对程序的性能进行分析。另外，如果想查看库函数的profiling，需要在编译是再加入“-lc_p”编译参数代替“-lc”编译参数，这样程序会链接libc_p.a库，才可以产生库函数的profiling信息。如果想执行一行一行的profiling，还需要加入“-g”编译参数。
例如如下命令行：gcc -Wall -g -pg -lc_p example.c -o example

Gprof基本用法：

1． 使用 -pg 编译和链接你的应用程序。

2． 执行你的应用程序使之生成供gprof 分析的数据。

3． 使用gprof 程序分析你的应用程序生成的数据。

$gprof -b a.out gmon.out      
Flat profile:

Each sample counts as 0.01 seconds.
no time accumulated

  %   cumulative   self              self     total          
time   seconds   seconds    calls  Ts/call  Ts/call  name   
  0.00      0.00     0.00        1     0.00     0.00  function

                        Call graph

granularity: each sample hit covers 2 byte(s) no time propagated

index % time    self  children    called     name
                0.00    0.00       1/1           main [8]
[1]      0.0    0.00    0.00       1         function [1]
-----------------------------------------------

Index by function name

   [1] function

gprof产生的信息

%                        the percentage of the total running time of the
time                     program used by this function.
                           函数使用时间占所有时间的百分比。
cumulative          a running sum of the number of seconds accounted
seconds             for by this function and those listed above it.
                           函数和上列函数累计执行的时间。
self                    the number of seconds accounted for by this
seconds             function alone.  This is the major sort for this
                          listing.
                          函数本身所执行的时间。
calls                   the number of times this function was invoked, if
                          this function is profiled, else blank.
                          函数被调用的次数
self                   the average number of milliseconds spent in this
ms/call               function per call, if this function is profiled,
                         else blank.
                          每一次调用花费在函数的时间microseconds。
total                  the average number of milliseconds spent in this
ms/call               function and its descendents per call, if this
                          function is profiled, else blank.
                          每一次调用，花费在函数及其衍生函数的平均时间microseconds。
name                 the name of the function.  This is the minor sort
                          for this listing. The index shows the location of
                          the function in the gprof listing. If the index is
                          in parenthesis it shows where it would appear in
                          the gprof listing if it were to be printed.
                          函数名

命令格式

gprof [可执行文件] [gmon.out文件] [其它参数]

方括号中的内容可以省略。如果省略了“可执行文件”，gprof会在当前目录下搜索a.out文件作为可执行文件，而如果省略了gmon.out文件，gprof也会在当前目录下寻找gmon.out。其它参数可以控制gprof输出内容的格式等信息。最常用的参数如下：

l -b 不再输出统计图表中每个字段的详细描述。

l -p 只输出函数的调用图（Call graph的那部分信息）。

l -q 只输出函数的时间消耗列表。

l -e Name 不再输出函数Name 及其子函数的调用图（除非它们有未被限制的其它父函数）。可以给定多个 -e 标志。一个 -e 标志只能指定一个函数。

l -E Name 不再输出函数Name 及其子函数的调用图，此标志类似于 -e 标志，但它在总时间和百分比时间的计算中排除了由函数Name 及其子函数所用的时间。

l -f Name 输出函数Name 及其子函数的调用图。可以指定多个 -f 标志。一个 -f 标志只能指定一个函数。

l -F Name 输出函数Name 及其子函数的调用图，它类似于 -f 标志，但它在总时间和百分比时间计算中仅使用所打印的例程的时间。可以指定多个 -F 标志。一个 -F 标志只能指定一个函数。-F 标志覆盖 -E 标志。

l -z 显示使用次数为零的例程（按照调用计数和累积时间计算）。

不过,gprof不能显示对象之间的继承关系,这也是它的弱点.

转载来源：http://blog.csdn.net/dragonbooker/article/details/6173321
大端模式

　　所谓的大端模式，是指数据的低位（就是权值较小的后面那几位）保存在内存的高地址中，而数据的高位，保存在内存的低地址中，这样的存储模式有点儿类似于把数据当作字符串顺序处理：地址由小向大增加，而数据从高位往低位放；

小端模式

　　所谓的小端模式，是指数据的低位保存在内存的低地址中，而数 据的高位保存在内存的高地址中，这种存储模式将地址的高低和数据位权有效地结合起来，高地址部分权值高，低地址部分权值低，和我们的逻辑方法一致。

为什么有大小端模式之分

为什么会有大小端模式之分呢？这是因为在计算机系统中，我们是以字节为单位的，每个地址单元都对应着一个字节，一个字节为 8bit。但是在C语言中除了8bit的char之外，还有16bit的short型，32bit的long型（要看具体的编译器），另外，对于位数大于 8位的处理器，例如16位或者32位的处理器，由于寄存器宽度大于一个字节，那么必然存在着一个如何将多个字节安排的问题。因此就导致了大端存储模式和小端存储模式。例如一个16bit的short型x，在内存中的地址为0x0010，x的值为0x1122，那么0x11为高字节，0x22为低字节。对于 大端模式，就将0x11放在低地址中，即0x0010中，0x22放在高地址中，即0x0011中。小端模式，刚好相反。我们常用的X86结构是小端模式，而KEIL C51则为大端模式。很多的ARM，DSP都为小端模式。有些ARM处理器还可以由硬件来选择是大端模式还是小端模式。

二、举例说明

大家都知道字符‘A’的ASCII码值为65（十进制）也就是0x41，那么这个值在不同大小端模式的系统中存放的方式分别为：

大端模式：00 00 00 41 -----高低模式

小端模式：41 00 00 00  -----低低模式

三、使用代码判断大小端模式

可以通过声明一个联合（union）判断大小端模式：

/**

 * 方法一 得到当前系统的大小端属性, 此方法要保证在32位机测试

 */

static union {

       char c[4];

    unsigned long l;

}

endian_test = { { 'l', '?', '?', 'b' } }; 　　

#define ENDIANNESS ((char)endian_test.l)

/**

 * 方法二: 得到当前系统的大小端属性

 */

static union {

     short n;

     char c[sizeof(short)];

}un;

int getEndian()

{

   un.n = 0x0102;

   if ((un.c[0] == 1 && un.c[1] == 2))

   {

     printf("big endian/n");

   }

   else if ((un.c[0] == 2 && un.c[1] == 1))

   {

     printf("little endian/n");

   }

   else

     printf("error!/n");

   return 0;

}

/**

 * 方法三: 得到当前系统的大小端属性

 */

int getEndian()

{

   int c = 1;                               // big-endian: 00 00 00 01 little-endian: 01 00 00 00

  // int c = 0x02000001;          // big-endian: 02 00 00 01 little-endian: 01 00 00 02

   if ((*(char *)&c) == 1)               // 取c变量所在地址上的一个字节。

   {

     printf("little endian/n");

   }

   else

     printf("big endian");

   return 0;

}

前言

07年12月，我写了一篇《C++虚函数表解析》的文章，引起了大家的兴趣。有很多朋友对我的文章留了言，有鼓励我的，有批评我的，还有很多问问题的。我在这里一并对大家的留言表示感谢。这也是我为什么再写一篇续言的原因。因为，在上一篇文章中，我用了的示例都是非常简单的，主要是为了说明一些机理上的问题，也是为了图一些表达上方便和简单。不想，这篇文章成为了打开C++对象模型内存布局的一个引子，引发了大家对C++对象的更深层次的讨论。当然，我之前的文章还有很多方面没有涉及，从我个人感觉下来，在谈论虚函数表里，至少有以下这些内容没有涉及：

1）有成员变量的情况。

2）有重复继承的情况。

3）有虚拟继承的情况。

4）有钻石型虚拟继承的情况。

这些都是我本篇文章需要向大家说明的东西。所以，这篇文章将会是《C++虚函数表解析》的一个续篇，也是一篇高级进阶的文章。我希望大家在读这篇文章之前对C++有一定的基础和了解，并能先读我的上一篇文章。因为这篇文章的深度可能会比较深，而且会比较杂乱，我希望你在读本篇文章时不会有大脑思维紊乱导致大脑死机的情况。;-)

对象的影响因素

简而言之，我们一个类可能会有如下的影响因素：

1）成员变量

2）虚函数（产生虚函数表）

3）单一继承（只继承于一个类）

4）多重继承（继承多个类）

5）重复继承（继承的多个父类中其父类有相同的超类）

6）虚拟继承（使用virtual方式继承，为了保证继承后父类的内存布局只会存在一份）

上述的东西通常是C++这门语言在语义方面对对象内部的影响因素，当然，还会有编译器的影响（比如优化），还有字节对齐的影响。在这里我们都不讨论，我们只讨论C++语言上的影响。

本篇文章着重讨论下述几个情况下的C++对象的内存布局情况。

1）单一的一般继承（带成员变量、虚函数、虚函数覆盖）

2）单一的虚拟继承（带成员变量、虚函数、虚函数覆盖）

3）多重继承（带成员变量、虚函数、虚函数覆盖）

4）重复多重继承（带成员变量、虚函数、虚函数覆盖）

5）钻石型的虚拟多重继承（带成员变量、虚函数、虚函数覆盖）

我们的目标就是，让事情越来越复杂。

知识复习

我们简单地复习一下，我们可以通过对象的地址来取得虚函数表的地址，如：

typedef void(*Fun)(void);

Base b;

Fun pFun = NULL;

cout << "虚函数表地址：" << (int*)(&b) << endl;

cout << "虚函数表 — 第一个函数地址：" << (int*)*(int*)(&b) << endl;

// Invoke the first virtual function

pFun = (Fun)*((int*)*(int*)(&b));

pFun();

我们同样可以用这种方式来取得整个对象实例的内存布局。因为这些东西在内存中都是连续分布的，我们只需要使用适当的地址偏移量，我们就可以获得整个内存对象的布局。

本篇文章中的例程或内存布局主要使用如下编译器和系统：

1）Windows XP 和 VC++ 2003

2）Cygwin 和 G++ 3.4.4

单一的一般继承

下面，我们假设有如下所示的一个继承关系：

请注意，在这个继承关系中，父类，子类，孙子类都有自己的一个成员变量。而了类覆盖了父类的f()方法，孙子类覆盖了子类的g_child()及其超类的f()。

我们的源程序如下所示：

class Parent {

public:

int iparent;

Parent ():iparent (10) {}

virtual void f() { cout << " Parent::f()" << endl; }

virtual void g() { cout << " Parent::g()" << endl; }

virtual void h() { cout << " Parent::h()" << endl; }

};

class Child : public Parent {

public:

int ichild;

Child():ichild(100) {}

virtual void f() { cout << "Child::f()" << endl; }

virtual void g_child() { cout << "Child::g_child()" << endl; }

virtual void h_child() { cout << "Child::h_child()" << endl; }

};

class GrandChild : public Child{

public:

int igrandchild;

GrandChild():igrandchild(1000) {}

virtual void f() { cout << "GrandChild::f()" << endl; }

virtual void g_child() { cout << "GrandChild::g_child()" << endl; }

virtual void h_grandchild() { cout << "GrandChild::h_grandchild()" << endl; }

};

我们使用以下程序作为测试程序：（下面程序中，我使用了一个int** pVtab 来作为遍历对象内存布局的指针，这样，我就可以方便地像使用数组一样来遍历所有的成员包括其虚函数表了，在后面的程序中，我也是用这样的方法的，请不必感到奇怪，）

typedef void(*Fun)(void);

GrandChild gc;

int** pVtab = (int**)&gc;

cout << "[0] GrandChild::_vptr->" << endl;

for (int i=0; (Fun)pVtab[0][i]!=NULL; i++){

pFun = (Fun)pVtab[0][i];

cout << " ["<<i<<"] ";

pFun();

}

cout << "[1] Parent.iparent = " << (int)pVtab[1] << endl;

cout << "[2] Child.ichild = " << (int)pVtab[2] << endl;

cout << "[3] GrandChild.igrandchild = " << (int)pVtab[3] << endl;

其运行结果如下所示：（在VC++ 2003和G++ 3.4.4下）

使用图片表示如下：

可见以下几个方面：

1）虚函数表在最前面的位置。

2）成员变量根据其继承和声明顺序依次放在后面。

3）在单一的继承中，被overwrite的虚函数在虚函数表中得到了更新。

多重继承

下面，再让我们来看看多重继承中的情况，假设有下面这样一个类的继承关系。注意：子类只overwrite了父类的f()函数，而还有一个是自己的函数（我们这样做的目的是为了用g1()作为一个标记来标明子类的虚函数表）。而且每个类中都有一个自己的成员变量：

我们的类继承的源代码如下所示：父类的成员初始为10，20，30，子类的为100

class Base1 {

public:

int ibase1;

Base1():ibase1(10) {}

virtual void f() { cout << "Base1::f()" << endl; }

virtual void g() { cout << "Base1::g()" << endl; }

virtual void h() { cout << "Base1::h()" << endl; }

};

class Base2 {

public:

int ibase2;

Base2():ibase2(20) {}

virtual void f() { cout << "Base2::f()" << endl; }

virtual void g() { cout << "Base2::g()" << endl; }

virtual void h() { cout << "Base2::h()" << endl; }

};

class Base3 {

public:

int ibase3;

Base3():ibase3(30) {}

virtual void f() { cout << "Base3::f()" << endl; }

virtual void g() { cout << "Base3::g()" << endl; }

virtual void h() { cout << "Base3::h()" << endl; }

};

class Derive : public Base1, public Base2, public Base3 {

public:

int iderive;

Derive():iderive(100) {}

virtual void f() { cout << "Derive::f()" << endl; }

virtual void g1() { cout << "Derive::g1()" << endl; }

};

我们通过下面的程序来查看子类实例的内存布局：下面程序中，注意我使用了一个s变量，其中用到了sizof(Base)来找下一个类的偏移量。（因为我声明的是int成员，所以是4个字节，所以没有对齐问题。关于内存的对齐问题，大家可以自行试验，我在这里就不多说了）

typedef void(*Fun)(void);

Derive d;

int** pVtab = (int**)&d;

cout << "[0] Base1::_vptr->" << endl;

pFun = (Fun)pVtab[0][0];

cout << " [0] ";

pFun();

pFun = (Fun)pVtab[0][1];

cout << " [1] ";pFun();

pFun = (Fun)pVtab[0][2];

cout << " [2] ";pFun();

pFun = (Fun)pVtab[0][3];

cout << " [3] "; pFun();

pFun = (Fun)pVtab[0][4];

cout << " [4] "; cout<<pFun<<endl;

cout << "[1] Base1.ibase1 = " << (int)pVtab[1] << endl;

int s = sizeof(Base1)/4;

cout << "[" << s << "] Base2::_vptr->"<<endl;

pFun = (Fun)pVtab[s][0];

cout << " [0] "; pFun();

Fun = (Fun)pVtab[s][1];

cout << " [1] "; pFun();

pFun = (Fun)pVtab[s][2];

cout << " [2] "; pFun();

pFun = (Fun)pVtab[s][3];

out << " [3] ";

cout<<pFun<<endl;

cout << "["<< s+1 <<"] Base2.ibase2 = " << (int)pVtab[s+1] << endl;

s = s + sizeof(Base2)/4;

cout << "[" << s << "] Base3::_vptr->"<<endl;

pFun = (Fun)pVtab[s][0];

cout << " [0] "; pFun();

pFun = (Fun)pVtab[s][1];

cout << " [1] "; pFun();

pFun = (Fun)pVtab[s][2];

cout << " [2] "; pFun();

pFun = (Fun)pVtab[s][3];

cout << " [3] ";

cout<<pFun<<endl;

s++;

cout << "["<< s <<"] Base3.ibase3 = " << (int)pVtab[s] << endl;

s++;

cout << "["<< s <<"] Derive.iderive = " << (int)pVtab[s] << endl;

其运行结果如下所示：（在VC++ 2003和G++ 3.4.4下）

使用图片表示是下面这个样子：

我们可以看到：

1） 每个父类都有自己的虚表。

2） 子类的成员函数被放到了第一个父类的表中。

3） 内存布局中，其父类布局依次按声明顺序排列。

4） 每个父类的虚表中的f()函数都被overwrite成了子类的f()。这样做就是为了解决不同的父类类型的指针指向同一个子类实例，而能够调用到实际的函数。

重复继承

下面我们再来看看，发生重复继承的情况。所谓重复继承，也就是某个基类被间接地重复继承了多次。

下图是一个继承图，我们重载了父类的f()函数。

其类继承的源代码如下所示。其中，每个类都有两个变量，一个是整形（4字节），一个是字符（1字节），而且还有自己的虚函数，自己overwrite父类的虚函数。如子类D中，f()覆盖了超类的函数， f1() 和f2() 覆盖了其父类的虚函数，Df()为自己的虚函数。

class B

{

public:

int ib;

char cb;

public:

B():ib(0),cb('B') {}

virtual void f() { cout << "B::f()" << endl;}

virtual void Bf() { cout << "B::Bf()" << endl;}

};

class B1 : public B

{

public:

int ib1;

char cb1;

public:

B1():ib1(11),cb1('1') {}

virtual void f() { cout << "B1::f()" << endl;}

virtual void f1() { cout << "B1::f1()" << endl;}

virtual void Bf1() { cout << "B1::Bf1()" << endl;}

};

class B2: public B

{

public:

int ib2;

char cb2;

public:

B2():ib2(12),cb2('2') {}

virtual void f() { cout << "B2::f()" << endl;}

virtual void f2() { cout << "B2::f2()" << endl;}

virtual void Bf2() { cout << "B2::Bf2()" << endl;}

};

class D : public B1, public B2

{

public:

int id;

char cd;

public:

D():id(100),cd('D') {}

virtual void f() { cout << "D::f()" << endl;}

virtual void f1() { cout << "D::f1()" << endl;}

virtual void f2() { cout << "D::f2()" << endl;}

virtual void Df() { cout << "D::Df()" << endl;}

};

我们用来存取子类内存布局的代码如下所示：（在VC++ 2003和G++ 3.4.4下）

typedef void(*Fun)(void);

int** pVtab = NULL;

Fun pFun = NULL;

D d;

pVtab = (int**)&d;

cout << "[0] D::B1::_vptr->" << endl;

pFun = (Fun)pVtab[0][0];

cout << " [0] "; pFun();

pFun = (Fun)pVtab[0][1];

cout << " [1] "; pFun();

pFun = (Fun)pVtab[0][2];

cout << " [2] "; pFun();

pFun = (Fun)pVtab[0][3];

cout << " [3] "; pFun();

pFun = (Fun)pVtab[0][4];

cout << " [4] "; pFun();

pFun = (Fun)pVtab[0][5];

cout << " [5] 0x" << pFun << endl;

cout << "[1] B::ib = " << (int)pVtab[1] << endl;

cout << "[2] B::cb = " << (char)pVtab[2] << endl;

cout << "[3] B1::ib1 = " << (int)pVtab[3] << endl;

cout << "[4] B1::cb1 = " << (char)pVtab[4] << endl;

cout << "[5] D::B2::_vptr->" << endl;

pFun = (Fun)pVtab[5][0];

cout << " [0] "; pFun();

pFun = (Fun)pVtab[5][1];

cout << " [1] "; pFun();

pFun = (Fun)pVtab[5][2];

cout << " [2] "; pFun();

pFun = (Fun)pVtab[5][3];

cout << " [3] "; pFun();

pFun = (Fun)pVtab[5][4];

cout << " [4] 0x" << pFun << endl;

cout << "[6] B::ib = " << (int)pVtab[6] << endl;

cout << "[7] B::cb = " << (char)pVtab[7] << endl;

cout << "[8] B2::ib2 = " << (int)pVtab[8] << endl;

cout << "[9] B2::cb2 = " << (char)pVtab[9] << endl;

cout << "[10] D::id = " << (int)pVtab[10] << endl;

cout << "[11] D::cd = " << (char)pVtab[11] << endl;

程序运行结果如下：

下面是对于子类实例中的虚函数表的图：

我们可以看见，最顶端的父类B其成员变量存在于B1和B2中，并被D给继承下去了。而在D中，其有B1和B2的实例，于是B的成员在D的实例中存在两份，一份是B1继承而来的，另一份是B2继承而来的。所以，如果我们使用以下语句，则会产生二义性编译错误：

D d;

d.ib = 0; //二义性错误

d.B1::ib = 1; //正确

d.B2::ib = 2; //正确

注意，上面例程中的最后两条语句存取的是两个变量。虽然我们消除了二义性的编译错误，但B类在D中还是有两个实例，这种继承造成了数据的重复，我们叫这种继承为重复继承。重复的基类数据成员可能并不是我们想要的。所以，C++引入了虚基类的概念。

钻石型多重虚拟继承

虚拟继承的出现就是为了解决重复继承中多个间接父类的问题的。钻石型的结构是其最经典的结构。也是我们在这里要讨论的结构：

上述的“重复继承”只需要把B1和B2继承B的语法中加上virtual 关键，就成了虚拟继承，其继承图如下所示：

上图和前面的“重复继承”中的类的内部数据和接口都是完全一样的，只是我们采用了虚拟继承：其省略后的源码如下所示：

class B {……};

class B1 : virtual public B{……};

class B2: virtual public B{……};

class D : public B1, public B2{ …… };

在查看D之前，我们先看一看单一虚拟继承的情况。下面是一段在VC++2003下的测试程序：（因为VC++和GCC的内存而局上有一些细节上的不同，所以这里只给出VC++的程序，GCC下的程序大家可以根据我给出的程序自己仿照着写一个去试一试）：

int** pVtab = NULL;

Fun pFun = NULL;

B1 bb1;

pVtab = (int**)&bb1;

cout << "[0] B1::_vptr->" << endl;

pFun = (Fun)pVtab[0][0];

cout << " [0] ";

pFun(); //B1::f1();

cout << " [1] ";

pFun = (Fun)pVtab[0][1];

pFun(); //B1::bf1();

cout << " [2] ";

cout << pVtab[0][2] << endl;

cout << "[1] = 0x";

cout << (int*)*((int*)(&bb1)+1) <<endl; //B1::ib1

cout << "[2] B1::ib1 = ";

cout << (int)*((int*)(&bb1)+2) <<endl; //B1::ib1

cout << "[3] B1::cb1 = ";

cout << (char)*((int*)(&bb1)+3) << endl; //B1::cb1

cout << "[4] = 0x";

cout << (int*)*((int*)(&bb1)+4) << endl; //NULL

cout << "[5] B::_vptr->" << endl;

pFun = (Fun)pVtab[5][0];

cout << " [0] ";

pFun(); //B1::f();

pFun = (Fun)pVtab[5][1];

cout << " [1] ";

pFun(); //B::Bf();

cout << " [2] ";

cout << "0x" << (Fun)pVtab[5][2] << endl;

cout << "[6] B::ib = ";

cout << (int)*((int*)(&bb1)+6) <<endl; //B::ib

cout << "[7] B::cb = ";

其运行结果如下（我结出了GCC的和VC++2003的对比）：

这里，大家可以自己对比一下。关于细节上，我会在后面一并再说。

下面的测试程序是看子类D的内存布局，同样是VC++ 2003的（因为VC++和GCC的内存布局上有一些细节上的不同，而VC++的相对要清楚很多，所以这里只给出VC++的程序，GCC下的程序大家可以根据我给出的程序自己仿照着写一个去试一试）：

D d;

pVtab = (int**)&d;

cout << "[0] D::B1::_vptr->" << endl;

pFun = (Fun)pVtab[0][0];

cout << " [0] "; pFun(); //D::f1();

pFun = (Fun)pVtab[0][1];

cout << " [1] "; pFun(); //B1::Bf1();

pFun = (Fun)pVtab[0][2];

cout << " [2] "; pFun(); //D::Df();

pFun = (Fun)pVtab[0][3];

cout << " [3] ";

cout << pFun << endl;

//cout << pVtab[4][2] << endl;

cout << "[1] = 0x";

cout << (int*)((&dd)+1) <<endl; //????

cout << "[2] B1::ib1 = ";

cout << *((int*)(&dd)+2) <<endl; //B1::ib1

cout << "[3] B1::cb1 = ";

cout << (char)*((int*)(&dd)+3) << endl; //B1::cb1

//---------------------

cout << "[4] D::B2::_vptr->" << endl;

pFun = (Fun)pVtab[4][0];

cout << " [0] "; pFun(); //D::f2();

pFun = (Fun)pVtab[4][1];

cout << " [1] "; pFun(); //B2::Bf2();

pFun = (Fun)pVtab[4][2];

cout << " [2] ";

cout << pFun << endl;

cout << "[5] = 0x";

cout << *((int*)(&dd)+5) << endl; // ???

cout << "[6] B2::ib2 = ";

cout << (int)*((int*)(&dd)+6) <<endl; //B2::ib2

cout << "[7] B2::cb2 = ";

cout << (char)*((int*)(&dd)+7) << endl; //B2::cb2

cout << "[8] D::id = ";

cout << *((int*)(&dd)+8) << endl; //D::id

cout << "[9] D::cd = ";

cout << (char)*((int*)(&dd)+9) << endl;//D::cd

cout << "[10] = 0x";

cout << (int*)*((int*)(&dd)+10) << endl;

//---------------------

cout << "[11] D::B::_vptr->" << endl;

pFun = (Fun)pVtab[11][0];

cout << " [0] "; pFun(); //D::f();

pFun = (Fun)pVtab[11][1];

cout << " [1] "; pFun(); //B::Bf();

pFun = (Fun)pVtab[11][2];

cout << " [2] ";

cout << pFun << endl;

cout << "[12] B::ib = ";

cout << *((int*)(&dd)+12) << endl; //B::ib

cout << "[13] B::cb = ";

cout << (char)*((int*)(&dd)+13) <<endl;//B::cb

下面给出运行后的结果（分VC++和GCC两部份）

关于虚拟继承的运行结果我就不画图了（前面的作图已经让我产生了很严重的厌倦感，所以就偷个懒了，大家见谅了）

在上面的输出结果中，我用不同的颜色做了一些标明。我们可以看到如下的几点：

1）无论是GCC还是VC++，除了一些细节上的不同，其大体上的对象布局是一样的。也就是说，先是B1（黄色），然后是B2（绿色），接着是D（灰色），而B这个超类（青蓝色）的实例都放在最后的位置。

2）关于虚函数表，尤其是第一个虚表，GCC和VC++有很重大的不一样。但仔细看下来，还是VC++的虚表比较清晰和有逻辑性。

3）VC++和GCC都把B这个超类放到了最后，而VC++有一个NULL分隔符把B和B1和B2的布局分开。GCC则没有。

4）VC++中的内存布局有两个地址我有些不是很明白，在其中我用红色标出了。取其内容是-4。接道理来说，这个指针应该是指向B类实例的内存地址（这个做法就是为了保证重复的父类只有一个实例的技术）。但取值后却不是。这点我目前还并不太清楚，还向大家请教。

5）GCC的内存布局中在B1和B2中则没有指向B的指针。这点可以理解，编译器可以通过计算B1和B2的size而得出B的偏移量。

结束语

C++这门语言是一门比较复杂的语言，对于程序员来说，我们似乎永远摸不清楚这门语言背着我们在干了什么。需要熟悉这门语言，我们就必需要了解C++里面的那些东西，需要我们去了解他后面的内存对象。这样我们才能真正的了解C++，从而能够更好的使用C++这门最难的编程语言。

在文章束之前还是介绍一下自己吧。我从事软件研发有十个年头了，目前是软件开发技术主管，技术方面，主攻Unix/C/C++，比较喜欢网络上的技术，比如分布式计算，网格计算，P2P，Ajax等一切和互联网相关的东西。管理方面比较擅长于团队建设，技术趋势分析，项目管理。欢迎大家和我交流，我的MSN和Email是：haoel@hotmail.com