C 物件記憶體模型初探

2021-10-25 10:15:28 字數 2065 閱讀 1599

週末看資料的時候，看到虛繼承和虛函式（兩者完全不是一碼事，正在寫乙個簡單的總結），進一步看到c++的類物件的記憶體模型，網上已有很多文章，自己也記錄一下。

研究問題從簡單入手，一步步深入。我們先來看乙個最簡單的模式；

class a;
用測試程式可以發現，a的物件的大小是4位元組，也就是a（int型別）的大小;

繼承：

classe:


public a


;
此時e的物件的大小就是8（2個成員a和e的大小），在記憶體中的分布也很明確，a（父類成員）在前，e（子類成員）在後；

下面來看虛繼承的場景，先上**：

classa;


classb:


virtual


public a  


;classc:


virtual


public a 


;classd:


public b,


public c 


;
首先來看各個類的物件占用的記憶體大小：

a, b, c, d:

4, 16, 16, 40

這裡面涉及2個知識點，乙個是虛指標和虛表，乙個是記憶體對齊；

虛表 虛指標

a a;  


b b;


printf


("&b = 0x%llx\n"


,&b)


;printf


("&b.a = 0x%llx\n"


,&b.a)


;printf


("&b.b = 0x%llx\n\n"


,&b.b)


;
結果如下：

&b =


0x7ffeec7657b8


&b.a =


0x7ffeec7657c4


&b.b =


0x7ffeec7657c0
我們可以做出如下猜測，對b的物件而言，其記憶體布局如下：

vbptr;


//虛指標，size=8（64位系統），0x7ffeec7657b8，也是該物件的起始位址


b;//繼承自父類的成員變數，size=4（int），0x7ffeec7657c0


a;//子類自己的成員變數，size=4（int），0x7ffeec7657c4
而對d而言，其列印結果為：

&d =


0x7ffeee9d9780


&d.a =


0x7ffeee9d97a0


&d.b =


0x7ffeee9d9788


&d.c =


0x7ffeee9d9798


&d.d =


0x7ffeee9d979c
可推測其記憶體布局為：

vbptr_b;


//虛指標，針對父類b的，size=8（64位系統），0x7ffeee9d9780，也是該物件的起始位址


b;//繼承自父類b的成員變數，size=4（int），0x7ffeee9d9788


vbptr_c;


//虛指標，針對父類c的，size=8（64位系統），0x7ffeee9d9790


c;//繼承自父類c的成員變數，size=4（int），0x7ffeee9d9798


d;//子類自己的成員變數，size=4（int），0x7ffeee9d979c


a;//祖父類a的成員變數，size=4（int），0x7ffeee9d97a0
通過上面的列印資訊可以看到，在類d的物件的成員位址的列印以及後續的記憶體模型推理上，我們發現：

b 和 vbptr_c 兩者的位址分別是：0x7ffeee9d9788 和 0x7ffeee9d9790；但b的size只有4，為啥卻缺了8呢？

這就是因為記憶體對齊，因為vbptr_b為8位元組，為了與vbptr_b保持對齊，故b也占用了8個位元組，而不是它自己的實際大小：4位元組

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