谈谈今天的面试题：关于C++继承的编译器实现

[MagiSu]

今天面试了一个硬件公司，软件部分主要是做驱动和辅助软件的。面试官问的题目很简单：如果你设计C++语言的继承，你会怎么办。

首先是考虑单继承问题。我们都知道单继承时每个对象都带一个vptr，指向相应的vtable。那么形如

class A
{
public:
virtual void dosth() { dosth1... }
int dataA;
};
class B : public A
{
public:
virtual void dosth() { dosth2... }
int dataB;
};

的继承结构，如果有

B* ptr=new B;

void func(A* p)
{
p->dosth();
}

func(ptr);

这个结构，那么func接受到的指针是类型A的，如何知道这个object其实是B类型的？

我的答案是通过访问对象的虚表，即可得到对象的实际类型。

2. 现在考虑多重继承：

class C
{
public:
virtual void dosth1() {...}
int data;
};

class D: public A, public C
{
public:
virtual void dosth();
virtual void dosth1();
int dataD;
};

那么：

D* p1=new D;

void func1(C* p)
{
p->dosth1();
}

func1(p1);

这里func1得到的是p1指向的对象中C部分的指针，如何让函数知道它其实是一个D对象？

我的答案是在C对象处加上对应的vptr。

现在的问题就是：假设D中重载的dosth1()需要使用D的dataD，如何让func1调用dosth1()时得到正确的dataD的地址？

我的答案是在vtable中加入对不同基类的对应的偏移。他说还有更好的方法，不要访问vtable。我说在每个对象的基类部分中加入this指针的位置，他说这样浪费大量内存。

现在我就是想问问，有什么不访问vtable又能对对对象类型进行识别的方法？不使用RTTI的话怎么处理呢？

[MagiSu]

还有一种可能的处理办法，自动为不同的输入指针类型提供不同的函数，类似模板的偏特化，但是模板偏特化不能用在函数上啊。 template <T> void func1<C>(C* pc) { C::dosth1(pc); } template <> void func1<D>(D* pd) { D::func1(pd-offset_of_c_and_d); }

[橡木疙瘩]

引用 4 楼 MagiSu 的回复:

这个时候func1如何处理带进的指针pc？已知pc是一个类型为C*的变量，func1不可能在编译时期知道pc指向对象的具体内容。Inside C++ Obj Model提到的处理方法是在虚表里保存对应的偏移量，但是这样就需要在虚表里面保存数据，不符合他不访问续表的要求。

func1不知道pc是一个D，但D::dosth1知道。 D::dosth1应该把this当作一个C*处理，在访问D的数据成员时，从该数据成员在D中的偏移量中减去基类C在D中的偏移量（这一步同样可以在编译器完成）,然后再应用偏移量访问数据。 而在使用D*指针调用dosh1时，先将D*转换为C*再去访问。

[jiandingzhe]

我觉得题目有些不清楚：上述的各种“实现”，是指编译的时候，编译器如何实现继承的语义，将其具现成汇编代码；还是运行时的RTTI？

[橡木疙瘩]

而在使用D*指针调用dosh1时，先将D*转换为C*再去调用。

D obj;
C * pc = & obj;
D * pd = & obj;
pc->dosth1();//(pc->vtable[DOSTH1])(pc);
pd->dosth1();//(static_cast<C*>(pd)->vtable[DOSTH1])(static_cast<C*>(pd));

void D::dosth1() //void D_dosth1( C * param_this );
{
    //this = static_cast<D*>(param_this);
    dataD ++;//this->dataD ++;
}

[Defonds]

继承和封装，考察的都是基本功

[天下第一好大人]

晕，看了半天没看懂楼主的问题。 是说让你重新设计继承类的内存布局吗？ 如果按照当前编译器的“标准做法”，就是访问虚表啊，不访问虚表，也需要有其它分支判断，才能决定是执行C还是D类的方法。 面试官到底什么意思？提供和访问虚表等价的另一种方法？

[MagiSu]

引用 9 楼 gogdizzy 的回复:

晕，看了半天没看懂楼主的问题。 是说让你重新设计继承类的内存布局吗？ 如果按照当前编译器的“标准做法”，就是访问虚表啊，不访问虚表，也需要有其它分支判断，才能决定是执行C还是D类的方法。 面试官到底什么意思？提供和访问虚表等价的另一种方法？

关键是电话面试，又是纯英文面，按说我平时和洋人交流也没啥大问题啊，为啥真谈起来就有点头疼呢？

[healer_kx]

嗯，我的英文也不行，在两个外企干过了。。。凑合事吧。。。 继承是否有虚表，也得看是否存在虚函数啊。单纯的继承不需要虚表。 这是最简单的情况了，编译器只要考虑不同的对象调用不同函数，static invoke到哪个函数就行了。

[yrnaaa]

引用 21 楼 wangdahu888 的回复:

看下MFC的中怎么实现RTTI,不就行了

现在不都用net了？还用mfc？

[ForestDB]

第一，我会摒弃多继承； 第二，我会摒弃vtable实现。

[www_adintr_com]

VC 的做法是, C 的虚函数表中, 不是直接放 D::dosth1 函数的地址, 而是一段 thunk 代码的地址. 这段代码基本上是这样的: sub ecx, xxxx jmp D::dosth1

[金丝龙麟闪电劈]

引用 24 楼 yrnaaa 的回复:

[quote=引用 21 楼 wangdahu888 的回复:] 看下MFC的中怎么实现RTTI,不就行了

现在不都用net了？还用mfc？[/quote] 大神此话从何说起

[yrnaaa]

引用 26 楼 wangdahu888 的回复:

[quote=引用 24 楼 yrnaaa 的回复:] [quote=引用 21 楼 wangdahu888 的回复:] 看下MFC的中怎么实现RTTI,不就行了

现在不都用net了？还用mfc？[/quote] 大神此话从何说起[/quote] 不懂，纯粹提问，我买了本mfc放了好几年也没看一页。。。

[bjyustb]

弱弱的问一句为啥不用typeid或者dynamic_cast？ 考题主旨是什么？考的是底层内存布局以及虚表的访问还是什么？菜鸟表示没看懂。。。

[Saleayas]

不要理这种公司。

[cocoabird]

可能是看你理解多深，估计他也没别的方法

[mujiok2003]

rtti（运行时类型标识）

[mujiok2003]

dynamic_cast

[zybjtu]

引用 楼主 MagiSu 的回复:

今天面试了一个硬件公司，软件部分主要是做驱动和辅助软件的。面试官问的题目很简单：如果你设计C++语言的继承，你会怎么办。 首先是考虑单继承问题。我们都知道单继承时每个对象都带一个vptr，指向相应的vtable。那么形如 class A { public: virtual void dosth() { dosth1... } int dataA; }; class B : public A { public: virtual void dosth() { dosth2... } int dataB; }; 的继承结构，如果有 B* ptr=new B; void func(A* p) { p->dosth(); } func(ptr); 这个结构，那么func接受到的指针是类型A的，如何知道这个object其实是B类型的？ 我的答案是通过访问对象的虚表，即可得到对象的实际类型。 2. 现在考虑多重继承： class C { public: virtual void dosth1() {...} int data; }; class D: public A, public C { public: virtual void dosth(); virtual void dosth1(); int dataD; }; 那么： D* p1=new D; void func1(C* p) { p->dosth1(); } func1(p1); 这里func1得到的是p1指向的对象中C部分的指针，如何让函数知道它其实是一个D对象？ 我的答案是在C对象处加上对应的vptr。 现在的问题就是：假设D中重载的dosth1()需要使用D的dataD，如何让func1调用dosth1()时得到正确的dataD的地址？ 我的答案是在vtable中加入对不同基类的对应的偏移。他说还有更好的方法，不要访问vtable。我说在每个对象的基类部分中加入this指针的位置，他说这样浪费大量内存。 现在我就是想问问，有什么不访问vtable又能对对对象类型进行识别的方法？不使用RTTI的话怎么处理呢？

看看MFC的动态类型识别技术就好了。 其根本方法是利用宏，在每个类里面插入一个节点，这个节点会像链表一样，指向它的前驱。进而形成一张目录网

[mujiok2003]

更好的办法ATL中的接囗查询技术