Memory Layout for Virtual Pointers

单继承

struct Top {
    virtual ~Top() = default;  // virtual destructor
    int a = 1;
};
struct Left : public Top {
    int b = 2;
};

struct Bottom : public Left {
    int c = 3;
};

sizeof(Bottom): 24
vptr: 0xe3b2b0

variable address
top 0xe3b2b0
top.a 0xe3b2b8
left 0xe3b2b0
left.b 0xe3b2bc
bottom 0xe3b2b0
bottom.c 0xe3b2c0 
struct Top {
    int a = 1;
};
struct Left : public Top {
    virtual ~Left() = default;  // virtual destructor
    int b = 2;
};

struct Bottom : public Left {
    int c = 3;
};

sizeof(Bottom): 24
vptr: 0x20842b0

variable address
top 0x20842b8
top.a 0x20842b8
left 0x20842b0
left.b 0x20842bc
bottom 0x20842b0
bottom.c 0x20842c0

由于 Top 没有虚函数，其地址指向 Bottom 所在分量，与 Bottom 对象的地址不同, 也无法执行 dynamic_cast<Bottom*>(ptop) 执行运算（source type is not polymorphic）。

注: vptr 仍被安插在最前面。

多继承

struct Left {
    int a = 1;
};

struct Right {
    int b = 2;
};

struct Bottom : public Left, public Right {
    int c = 3;
};

sizeof(Bottom): 12
vptr: 0x1c592b0

variable address
left 0x1c592b0
left.a 0x1c592b0
right 0x1c592b4
right.b 0x1c592b4
bottom 0x1c592b0
bottom.c 0x1c592b8

虽然 Right 可以与 Bottom 进行类型转换，并进行地址转换，但由于不是多态，无法使用 dynamic_cast。

struct Left {
    virtual ~Left() = default;  // virtual destructor
    int a = 1;
};

struct Right {
    virtual ~Right() = default;  // virtual destructor
    int b = 2;
};

struct Bottom : public Left, public Right {
    int c = 3;
};

sizeof(Bottom): 32
vptr: 0x21e02b0

variable address
left 0x21e02b0
left.a 0x21e02b8
right 0x21e02c0
right.b 0x21e02c8
bottom 0x21e02b0
bottom.c 0x21e02cc

Left 与 Right 具有不同的 vptr。Right 与 Bottom 进行类型转换时，将会进行地址转换，Right 不能与 Left 进行类型转换。

注：Right 的 vptr 在 left.a 之后。

虚基类

struct Top {
    virtual ~Top() = default;  // virtual destructor
    int a = 1;
};

struct Left : virtual public Top {
    int b = 2;
};

struct Right : virtual public Top {
    int c = 3;
};

struct Bottom : public Left, public Right {
    int d = 3;
};

sizeof(Bottom): 48
vptr: 0x232d2b0

variable address
left 0x232d2b0
left.b 0x232d2b8
right 0x232d2c0
right.c 0x232d2c8
bottom 0x232d2b0
bottom.d 0x232d2cc
top 0x232d2d0
top.a 0x232d2d8

如果 Top 没有虚函数，由于没有派生类的类型信息，将无法与派生类进行类型转换。

A static_cast can never be used to cast from a virtual base, in which case you always need daynamic_cast.

其它

指针的比较

Bottom* pbtm = new Bottom();
Left* pleft = pbtm;
if (pleft == pbtm) {  // equal to `if (pleft == static_cast<Left*>(pbtm))`
    // ...
}
delete pbtm;

转换为 void*

编译器必须保证一个指针转换为 void 类型的指针时指向对象的顶部，但必须使用 dynamic_cast 进行运算。

相应的，void 类型的指针只能转换到对象的地址，没有类型信息，无法使用 dynamic_cast。