C++类的内存布局跟结构体有点像,实际上,类中成员变量的内存布局规则跟结构体是一样的,区别在于函数,虚函数的放置,下面这篇文章主要给大家介绍了关于c++对象内存布局的相关资料,需要的朋友可以参考下
前言
了解你所使用的编程语言究竟是如何实现的，对于C++程序员可能特别有意义。首先，它可以去除我们对于所使用语言的神秘感，使我们不至于对于编译器干的活感到完全不可思议；尤其重要的是，它使我们在Debug和使用语言高级特性的时候，有更多的把握。当需要提高代码效率的时候，这些知识也能够很好地帮助我们。
简单非多态的内存布局
class X {
int x;
float xx;
public:
X() {}
~X() {}
void printInt() {}
void printFloat() {}
};
| | |------------------------| <------ X class object memory layout | int X::x | |------------------------| stack segment | float X::xx | | |------------------------| | | | \|/ | | | | ------|------------------------|---------------- | X::X() | |------------------------| | | X::~X() | | |------------------------| \|/ | X::printInt() | text segment |------------------------| | X::printFloat() | |------------------------| | |
在本示例中
只有数据成员存储在堆栈中，且其声明顺序或者存储顺序的行为与编译器强相关
所有其他方法（构造函数，析构函数和编译器扩展代码）都进存储在文本段。然后，这些方法将被调用并隐式地在调用对象的第一个参数中传递该指针。
this指针是一个隐含于每一个成员函数中的特殊指针。它是一个指向正在被该成员函数操作的对象，也就是要操作该成员函数的对象。this作用域是在类内部，当对一个对象调用成员函数时，编译程序先将对象的地址赋给this指针，编译器会自动将对象本身的地址作为一个隐含参数传递给函数。也就是说，即使你没有写this指针，编译器在编译的时候也是加上this的，它作为非静态成员函数的隐含形参。被调用的成员函数函数体内所有对类成员的访问，都会被转化为“this->类成员”的方式。
针对第二点，我们类似于：
A x; x.printInt();
其中，X::printInt()这个行为，在编译器中，将处理为
printInt(const X* this)
那么，x.printInt()调用处理将最终成为
printInt(&x);
同时具有虚函数和静态数据成员的内存布局
class X {
int x;
float xx;
static int count;
public:
X() {}
virtual ~X() {}
virtual void printAll() {}
void printInt() {}
void printFloat() {}
static void printCount() {}
};
其内存布局如下
| | |------------------------| <------ X class object memory layout | int X::x | stack |------------------------| | | float X::xx | | |------------------------| |-------|--------------------------| | | X::_vptr |------| | type_info X | \|/ |------------------------| |--------------------------| | o | | address of X::~X() | | o | |--------------------------| | o | | address of X::printAll() | | | |--------------------------| | | ------|------------------------|------------ | static int X::count | /|\ |------------------------| | | o | data segment | o | | | | \|/ ------|------------------------|------------ | X::X() | |------------------------| | | X::~X() | | |------------------------| | | X::printAll() | \|/ |------------------------| text segment | X::printInt() | |------------------------| | X::printFloat() | |------------------------| | static X::printCount() | |------------------------| | |
所有非静态数据成员都按照声明的顺序将空间放入堆栈中，与前面的示例顺序相同。
静态数据成员将空间放入内存的数据段中。使用范围解析运算符（即：:)进行的访问。但是在编译之后，就没有像作用域和名称空间那样的东西了。因为，它的名称只是由编译器执行，所以所有内容都由其绝对或相对地址引用。
静态数据成员将空间放入内存的数据段中。使用范围解析运算符（即：:)进行的访问。
静态方法进入文本段，并通过作用域解析运算符进行调用。
对于virtual关键字，编译器会自动将指向虚拟表的指针（vptr）插入对象内存表示中。通常，虚拟表是在数据段中为每个类静态创建的，但它也取决于编译器的实现。
在虚拟表中，第一个条目指向type_info对象，该对象包含与当前基类和其他基类的DAG（有向无环图）相关的信息（如果从这些基类派生的信息）。
继承对象的内存布局
class X {
int x;
string str;
public:
X() {}
virtual ~X() {}
virtual void printAll() {}
};
class Y : public X {
int y;
public:
Y() {}
~Y() {}
void printAll() {}
};
其内存布局信息如下
| | |------------------------------| <------ Y class object memory layout | int X::x | stack |------------------------------| | | int string::len | | |string X::str ----------------| | | char* string::str | \|/ |------------------------------| |-------|--------------------------| | X::_vptr |------| | type_info Y | |------------------------------| |--------------------------| | int Y::y | | address of Y::~Y() | |------------------------------| |--------------------------| | o | | address of Y::printAll() | | o | |--------------------------| | o | ------|------------------------------|-------- | X::X() | |------------------------------| | | X::~X() | | |------------------------------| | | X::printAll() | \|/ |------------------------------| text segment | Y::Y() | |------------------------------| | Y::~Y() | |------------------------------| | Y::printAll() | |------------------------------| | string::string() | |------------------------------| | string::~string() | |------------------------------| | string::length() | |------------------------------| | o | | o | | o | | |
在继承模型中，基类和数据成员类是派生类的子对象。
编译器会在类的构造函数中生成具有所有重写的虚拟功能和为_vptr分配虚拟表的代码的虚拟表。
具有多重继承和虚拟功能的对象的内存布局
class X {
public:
int x;
virtual ~X() {}
virtual void printX() {}
};
class Y {
public:
int y;
virtual ~Y() {}
virtual void printY() {}
};
class Z : public X, public Y {
public:
int z;
~Z() {}
void printX() {}
void printY() {}
void printZ() {}
};
内存布局如下
| | |------------------------------| <------ Z class object memory layout stack | int X::x | | |------------------------------| |--------------------------| | | X:: _vptr |----------------->| type_info Z | | |------------------------------| |--------------------------| \|/ | int Y::y | | address of Z::~Z() | |------------------------------| |--------------------------| | Y:: _vptr |------| | address of Z::printX() | |------------------------------| | |--------------------------| | int Z::z | | |--------GUARD_AREA--------| |------------------------------| | |--------------------------| | o | |---------->| type_info Z | | o | |--------------------------| | o | | address of Z::~Z() | | | |--------------------------| ------|------------------------------|--------- | address of Z::printY() | | X::~X() | | |--------------------------| |------------------------------| | | X::printX() | | |------------------------------| | | Y::~Y() | \|/ |------------------------------| text segment | Y::printY() | |------------------------------| | Z::~Z() | |------------------------------| | Z::printX() | |------------------------------| | Z::printY() | |------------------------------| | Z::printZ() | |------------------------------| | o | | o | | |
在多继承层次结构中，创建的虚拟表指针（vptr）的确切数目将为N-1，其中N代表类的数目。
如果尝试使用任何基类指针调用Z类的方法，则它将使用相应的虚拟表进行调用。如下例子所示：
Y *y_ptr = new Z; y_ptr->printY(); // OK y_ptr->printZ(); // Not OK, as virtual table of class Y doesn't have address of printZ() method
在上面的代码中，y_ptr将指向完整Z对象内类Y的子对象。
结果，调用任何方法，例如使用y_ptr-> printY（）。 使用y_ptr的解析方式如下：
( *y_ptr->_vtbl[ 2 ] )( y_ptr )
虚继承内存布局
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