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深入理解C++對象模型

日期：2017/3/1 9:11:31 编辑：Linux編程

C++對象模型是比較重要的一個知識點，學習C++對象的內存模型，就可以明白C++中的多態原理、類的初始化順序問題、類的大小問題等。

1 C++對象模型基礎

1.1 C++對象中都有哪些東東

C++對象中包括以下內容：

靜態常量
成員變量
成員函數
虛函數
純續函數
...

以下是一個對象的定義：

class Base
{
    static int b_s;
public:
    void function() { }
    virtual void v_function() {
        cout << "Base v_function()" << endl;
    }
private:
    int b_a;
    int b_b;
};

1.2 一個C++對象有多大

　　假如使用Base類作為測試，那Base類在內存中占用幾個字節呢？

Windows7 vs2013測試結果：

CentOS7 64位 vim測試結果：

　　通過以上兩個測試結果圖分析可知，一個類的占用內存大小由以下成員決定：

其非靜態成員的總和大小
加上任何由於對齊的需求而填補(padding)上去的空間
- 如果類中只有非靜態成員，比如char c; 則其大小為1。
- 如果除了char c;外，還有int a; 則其大小為8
加上為了支持virtual而由內部產生的額外負擔

1.3 C++中一些重要的語法糖

靜態常量整數成員(double就不行)在class內部直接初始化
靜態成員只能在類外初始化，且初始化時不加static
基類夠構造函數中調用virtual函數實際調用的是基類中的virtual函數(這點和Java不同)
const成員函數：不修改類成員數據

2 C++對象內存布局

測試代碼如下：

#include <iostream>

using namespace std;

class Base
{
    static int b_s;
public:
    void function() { }
    virtual void v_function() {
        cout << "Base v_function()" << endl;
    }

    int b_a;
    int b_b;
};
int Base::b_s = 0;
int main(int argc, char **argv)
{
    Base base;

    base.b_a = 1;
    base.b_b = 2;
    cout << "size: " << sizeof(base) << endl;

    int *p = (int *) &base;
    cout << *p << endl;
    p++;
    cout << *p << endl;
    p++;
    cout << *p << endl;

    system("pause");
    return 0;
}

輸出結果為：

　　輸出結果中的1和2為類中b_a和b_b成員的值，11459700表示一個地址，改地址包含有虛表的信息。Base類的大致內存布局如下：

2.1 一個空類大小為多少呢

class Empty { };

int main(int argc, char **argv)
{
    Empty empty;
    Empty emptys[10];

    cout << sizeof(empty) << endl;
    cout << sizeof(emptys) << endl;

    system("pause");
    return 0;
}

輸出結果為：

　　空類中什麼都沒有，但是定義一個空類類型的變量(實例)，每個實例在內存中都有一個獨一無二的地址，為了達到這個目的，編譯器往往會給一個空類隱含的加一個字節，這樣空類在實例化後在內存得到了獨一無二的地址。