C++对象模型5——类对象的内存布局

一、类对象的内存布局

1.1、单一继承的类对象布局

示例1

class base
{
public:int m_fai;int m_faj;
};
class derive : public base
{
public:int m_i;int m_j;
};int main()
{base b;derive d;cout<<showbase;cout<<hex<<&b.b_i<<endl;cout<<&b.b_j<<endl;cout<<&d.b_i<<endl;cout<<&d.b_j<<endl;cout<<&d.d_i<<endl;cout<<&d.d_j<<endl;return 0;
}

根据上述输出结果可以画出如下对象内存布局

示例2

class base1
{
public:int b1_i;char b1_c;
};class base2 :public base1
{
public:char b2_c;
};class base3 :public base2
{
public:char b3_c;
};int main()
{base3 b3;cout<<showbase;cout<<hex<<&b3.b1_i<<endl;cout<<&b3.b1_c<<endl;cout<<&b3.b2_c<<endl;cout<<&b3.b3_c<<endl;cout<<sizeof(base1)<<endl; cout<<sizeof(base2)<<endl;cout<<sizeof(b3)<<endl;
}

对象内存模型如下

通过上述模型可知，正常情况下，继承会增加对象所占的内存数，许多内存要用于内存补齐，增大程序的体积

1.2、单一含有虚函数的类对象布局

class base
{
public:virtual void vfunc() {}int bi;
};int main()
{base b;printf("%d\n", &b);printf("%d\n", &b.bi);cout<<sizeof(base)<<endl; }

1.3、单继承基类含有虚函数的内存布局

class base
{
public:virtual void vfunc() {}int bi;
};class derive :public base
{
public:int di;int dj;
};int main()
{derive d;printf("%d\n", &d);printf("%d\n", &d.bi);printf("%d\n", &d.di);printf("%d\n", &d.dj);cout<<sizeof(d)<<endl;
}

1.4、单继承基类含有虚函数的内存布局

class base
{
public:int bi;
};class derive :public base
{
public:int di;int dj;virtual void vfunc() {}
};int main()
{derive d;printf("%d\n", &d);printf("%d\n", &d.bi);printf("%d\n", &d.di);printf("%d\n", &d.dj);cout<<sizeof(d)<<endl;}

对象内存布局同1.3

无论虚函数位于基类还是子类，对于单一继承来说，vptr都位于对象的最上方

1.5、多重继承的对象内存布局

class base
{
public:virtual void b1vfunc() {}int m_bi;base(){printf("base的this指针是：%p!\n", this);}
};class base2
{
public:virtual void b2vfunc() {}int m_b2i;base2(){printf("base2的this指针是：%p!\n", this);}
};class derive :public base, public base2
{
public:int m_i;int m_j;virtual void dvfunc(){}derive() {printf("derive的this指针是：%p!\n", this);}
};int main()
{derive d;cout << sizeof(derive) << endl;printf("derive::m_bi = %d\n", &d.m_bi);printf("derive::m_b2i = %d\n", &d.m_b2i);printf("derive::m_i = %d\n", &d.m_i);printf("derive::m_j = %d\n", &d.m_j);}

因为多重继承需要额外的内存存放vptr以及可能因为内存补齐而耗费多余的内存，所以，多重继承的代码占内存空间比一般继承要大

参考

《深度探索C++对象模型》

《C++新经典：对象模型》

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