多继承场景下为何不为每个类仅分配一个虚指针？

先看你给出的C++代码：

#include <iostream>
class A{
public:
    void* ptr;
    virtual void printNonOverride() {
        std::cout << "no override" << std::endl;
    }
    virtual void print() {
        std::cout << "hello world!" << std::endl;
    }
};

class C {
public:
    double c;
    virtual void cFunc() {
        std::cout << "C";
    }
};

class B : public A , public C {
};

int main() {
    A a{};
    std::cout << sizeof a << std::endl;
    C c{};
    std::cout << sizeof c << std::endl;
    B b{};
    std::cout << sizeof b << std::endl;
}

运行输出：

16
16
32

核心原因在于多继承下基类子对象的独立性和类型转换的正确性：

• 基类内存布局的兼容性要求
  当你把B对象转换成C*时，指针会自动调整到B对象中C子对象的起始位置。如果C子对象没有自己的虚指针，通过这个C*调用cFunc()时，会错误地使用A子对象的虚指针——但A的虚表里根本没有cFunc的条目，这会直接导致函数调用错误甚至程序崩溃。编译器必须保证每个带虚函数的基类子对象，都能像独立的基类对象一样正常工作，保留自身的虚指针是最可靠的实现方式。

• 虚函数调用的索引规则
  每个类的虚表条目顺序是固定的：比如A的虚表顺序是printNonOverride、print，C的虚表顺序是cFunc。如果强行合并成单个虚表，无法同时满足A*和C*调用虚函数的索引正确性——两种基类指针期望的虚表条目位置完全不同，合并后必然导致调用混乱。

• 正确性优先于内存优化
  虽然多一个虚指针会增加内存占用，但相比程序的正确性、基类兼容性以及编译器实现的复杂度，这一点点开销完全可以接受。编译器的首要目标是保证C++语义的正确实现，而非极致的内存压缩。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Wang Hao