C带有“空类”的多继承内存布局

Question

我知道多重继承的内存布局没有定义，所以我不应该依赖它。但是，在特殊情况下，我可以依赖它吗？也就是说，一个类只有一个“真正的”超级类。所有其他类都是“空类”，即既没有字段也没有虚拟方法的类（即它们只有非虚拟方法）。在这种情况下，这些附加类不应该在类的内存布局中添加任何内容（更简洁地说，在C 11的措辞中，该类具有标准布局）

我能推断出所有的超类都没有偏移吗？例如。：

#include <iostream>

class X{

    int a;
    int b;
};

class I{};

class J{};

class Y : public I, public X,  public J{};

int main(){

    Y* y = new Y();
    X* x = y;
    I* i = y;
    J* j = y;

    std::cout << sizeof(Y) << std::endl 
                  << y << std::endl 
                  << x << std::endl 
                  << i << std::endl 
                  << j << std::endl;
}

在这里，Y 是类，其中 X 是唯一真正的基类。程序的输出（在带有g 4.6的linux上编译时）如下：

8个。

0x233f010号

0x233f010号

0x233f010号

0x233f010号

正如我所总结的，没有指针调整。但是这个实现是特定的还是我可以依赖它。也就是说，如果我收到一个I类型的对象（我知道只有这些类存在），我可以使用一个reinterpret_cast将其转换为X吗？

我希望我可以依赖它，因为规范规定对象的大小必须至少是一个字节。因此，编译器无法选择其他布局。如果它将I和J布局在

我是对的，还是我在这里使用从I到X reinterpret_cast，我是在玩火？

Answer 1

在C 11中，编译器需要对标准布局类型使用空基类优化。参见https://stackoverflow.com/a/10789707/981959

对于您的具体示例，所有类型都是标准布局类，没有通用的基类或成员（见下文），因此您可以依赖C 11中的行为（实际上，我认为许多编译器已经遵循了该规则，当然G也遵循了该规则，而其他编译器则遵循了Itanium C ABI。）

警告:确保你没有任何相同类型的基类，因为它们必须在不同的地址，例如

struct I {};

struct J : I {};
struct K : I { };

struct X { int i; };

struct Y : J, K, X { };

#include <iostream>

Y y;

int main()
{
  std::cout << &y << ' ' << &y.i << ' ' << (X*)&y << ' ' << (I*)(J*)&y << ' ' << (I*)(K*)&y << '\n';

}

印刷品:

0x600d60 0x600d60 0x600d60 0x600d60 0x600d61

对于类型 Y，只有一个 I 基可以处于偏移零，因此尽管 X 子对象处于偏移零（即 offsetof（Y， i） 为零）并且其中一个 I 基位于同一地址，但另一个 I 基是（至少用 G 和 Clang）进入对象的一个字节， 因此，如果您获得I *，则无法reinterpret_cast X*，因为您不知道它指向哪个I子对象，即偏移量为0的I或偏移量为1的I。

编译器可以将第二个I子对象放在偏移量1处（即在int内部），因为I没有非静态数据成员，因此您实际上不能取消引用或访问该地址的任何内容，只能获得指向该地址对象的指针。如果您将非静态数据成员添加到I，那么Y将不再是标准布局，也不必使用EBO，并且offsetof（Y， i）将不再为零。