天天看點

c++記憶體對象模型(非常詳細)

#類中的元素

0. 成員變量   1. 成員函數   2. 靜态成員變量   3. 靜态成員函數   4. 虛函數   5. 純虛函數

#影響對象大小的因素

0. 成員變量     1. 虛函數表指針(_vftptr)   2. 虛基類表指針(_vbtptr)   3. 記憶體對齊

_vftptr、_vbtptr的初始化由對象的構造函數, 指派運算符自動完成;對象生命周期結束後,由對象的析構函數來銷毀。

對象所關聯的類型(type_info),通常放在virtual table的第一個slot中。

虛繼承:在繼承定義中包含了virtual關鍵字的繼承關系;

虛基類:在虛繼承體系中的通過virtual繼承而來的基類,需要注意的是:

class CDerive : public virtual CBase {}; 其中CBase稱之為CDerive的虛基類,而不是說CBase就是個虛基類,因為CBase還可以為不是虛繼承體系中的基類。

虛函數被派生後,仍然為虛函數,即使在派生類中省去virtual關鍵字。

注:【下文中_vbptr即_vbtptr】

#對象記憶體布局分類讨論

vc6變量檢視器中(Locals,Watch1等),也可以看到部分對象布局的情況(不完整,且虛繼承是錯誤的)。

vs2005及以後版本的編譯器提供了/d1reportSingleClassLayout[類名]編譯選項來檢視對象完整的記憶體布局:

cl classLayout.cpp /d1reportSingleClassLayoutCChildren      

0. 單一類

(1). 空類

c++記憶體對象模型(非常詳細)

sizeof(CNull)=1(用于辨別該對象)

(2). 隻有成員變量的類

c++記憶體對象模型(非常詳細)

int nVarSize = sizeof(CVariable) = 12

c++記憶體對象模型(非常詳細)

記憶體布局:

c++記憶體對象模型(非常詳細)

(3). 隻有虛函數的類

c++記憶體對象模型(非常詳細)

int nVFuntionSize = sizeof(CVFuction) = 4(虛表指針)

c++記憶體對象模型(非常詳細)

記憶體布局:

c++記憶體對象模型(非常詳細)

(4). 有成員變量、虛函數的類

c++記憶體對象模型(非常詳細)

int nParentSize = sizeof(CParent) = 8

c++記憶體對象模型(非常詳細)

記憶體布局:

c++記憶體對象模型(非常詳細)

1. 單一繼承(含成員變量、虛函數、虛函數覆寫)

c++記憶體對象模型(非常詳細)

int nChildSize = sizeof(CChildren) = 12

vc中顯示的結果(注:還有1個虛函數CChildren::g1沒有被顯示出來):

c++記憶體對象模型(非常詳細)

d1reportSingleClass檢視:

c++記憶體對象模型(非常詳細)

記憶體布局:

c++記憶體對象模型(非常詳細)

2. 多繼承 (含成員變量、虛函數、虛函數覆寫)

c++記憶體對象模型(非常詳細)

int nChildSize = sizeof(CChildren) = 20

vc中顯示的結果(注:還有2個虛函數CChildren::f2,CChildren::h2沒有被顯示出來,this指針的adjustor[調整值]也沒列印出):

c++記憶體對象模型(非常詳細)

d1reportSingleClass檢視:

c++記憶體對象模型(非常詳細)

記憶體布局:

c++記憶體對象模型(非常詳細)

3. 深度為2的繼承(含成員變量、虛函數、虛函數覆寫)

c++記憶體對象模型(非常詳細)

int nGrandSize = sizeof(CGrandChildren) = 24

vc中顯示的結果(注:還有3個虛函數CGrandChildren::f2,CChildren::h2,CGrandChildren::f3沒有顯示出來,this指針的adjustor[調整值]也沒列印出):

c++記憶體對象模型(非常詳細)

d1reportSingleClass檢視:

c++記憶體對象模型(非常詳細)

記憶體布局:

c++記憶體對象模型(非常詳細)

4 重複繼承(含成員變量、虛函數、虛函數覆寫)

c++記憶體對象模型(非常詳細)

int nGrandSize = sizeof(CGrandChildren) = 28

vc中顯示的結果(注:還有大量的虛函數沒有顯示出來,this指針的adjustor[調整值]也沒列印出):

thunk函數:一種形實轉換輔助函數;主要做this指針調整,函數調用重定向。

c++記憶體對象模型(非常詳細)

d1reportSingleClass檢視:

c++記憶體對象模型(非常詳細)

記憶體布局:

c++記憶體對象模型(非常詳細)

由于m_nAge在内容中存在兩個拷貝,是以我們不能直接通過pGrandChildrenA->m_nAge來通路該變量,

這樣會存在二義性,編譯器無法知道應該通路CChildren1中的m_nAge,還是CChildren2中的m_nAge。

為了辨別唯一的m_nAge,就需要帶上其所在範圍的類名了。如下:

1 pGrandChildrenA->CChildren1::m_nAge = 1;
2 pGrandChildrenA->CChildren2::m_nAge = 2;      

5. 單一虛繼承(含成員變量、虛函數、虛函數覆寫)

c++記憶體對象模型(非常詳細)

int nChildSize = sizeof(CChildren) = 20

d1reportSingleClass檢視:

c++記憶體對象模型(非常詳細)

記憶體布局:

c++記憶體對象模型(非常詳細)

6. 多虛繼承(含成員變量、虛函數、虛函數覆寫)

(1) virtual CParent1, CParent2

c++記憶體對象模型(非常詳細)

int nChildSize = sizeof(CChildren) = 24

d1reportSingleClass檢視:

c++記憶體對象模型(非常詳細)

記憶體布局:

c++記憶體對象模型(非常詳細)

(2) CParent1, virtual CParent2

c++記憶體對象模型(非常詳細)

int nChildSize = sizeof(CChildren) = 24

d1reportSingleClass檢視:

c++記憶體對象模型(非常詳細)

記憶體布局:

c++記憶體對象模型(非常詳細)

(3) virtual CParent1, virtual CParent2

c++記憶體對象模型(非常詳細)

int nChildSize = sizeof(CChildren) = 28

d1reportSingleClass檢視:

c++記憶體對象模型(非常詳細)

記憶體布局:

c++記憶體對象模型(非常詳細)

7. 鑽石型的虛拟多重繼承(含成員變量、虛函數、虛函數覆寫)

c++記憶體對象模型(非常詳細)

int nGrandChildSize = sizeof(CGrandChildren) = 36

d1reportSingleClass檢視:

thunk函數:一種形實轉換輔助函數;主要做this指針調整,函數調用重定向。

c++記憶體對象模型(非常詳細)

記憶體布局:

c++記憶體對象模型(非常詳細)

#外部參考

C++類對應的記憶體結構

陳皓- C++ 虛函數表解析

陳皓 - C++ 對象的記憶體布局(上)

陳皓 - C++ 對象的記憶體布局(下)

繼續閱讀