C++对象模型分析

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#c++ #数据结构 #开发语言

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本文深入探讨C++对象模型，解析类如何在内存中表现为变量集合，以及成员函数与成员变量的存储方式。讲解了继承如何导致对象模型的变化，子类如何叠加父类成员。同时，详细阐述了C++多态的实现原理，包括虚函数表的作用和对象如何通过虚函数表实现动态绑定。

C++对象模型分析

class是一种特殊的struct
- 在内存中class依旧可以看作变量的集合
- class与struct遵循相同的内存对齐规则
- class中的成员函数与成员变量是分开存放的
  - 每个对象有独立的成员变量
  - 所有对象共享类中的成员函数


#include <iostream>
using namespace std;
class A
{
    int i;
    int j;
    char c;
    double d;
};
struct B
{
    int i;
    int j;
    char c;
    double d;
};

int main(int argc, char const *argv[])
{
    B s;
    cout<<"sizeof(B) = "<<sizeof(B)<<endl;
    cout<<"sizeof(A) = "<<sizeof(A)<<endl;
    cout<<"sizeof(int) = "<<sizeof(int)<<endl;
    cout<<"sizeof(char) = "<<sizeof(char)<<endl;
    cout<<"sizeof(double) = "<<sizeof(double)<<endl;
    return 0;
}

运行时的对象退化为结构体的形式
- 所有成员变量在内存中依次排布
- 成员变量间可能存在内存空隙
- 可以通过内存地址直接访问成员变量
- 访问权限关键字在运行时失效

类中的成员函数位于代码段中
调用成员函数时对象地址作为参数隐式传递
成员函数通过对象地址访问成员变量
C++语法规则隐藏了对象地址的传递过程

小结

C++中的类对象在内存布局上与结构体相同
成员变量和成员函数在内存中分开存放
访问权限关键字在运行时失效
调用成员函数时对象地址作为参数隐式传递

继承对象模型

在C++编译器的内部类可以理解为结构体
子类是由父类成员叠加子类新成员得到的


#include <iostream>

using namespace std;

class Demo
{
public:
    int a;
    int b;
};

class Derived:public Demo
{
    int c;
public:
    Derived(int a,int b,int c)
    {
        this->a = a;
        this->b = b;
        this->c = c;
    }
    void print()
    {
        cout<<"a = "<<a<<" , "
        <<"b = "<<b<<" , "
        <<"c = "<<c<<endl;
    }
};

int main(int argc, char const *argv[])
{
    cout<<"sizeof(Demo) = "<<sizeof(Demo)<<endl;
    cout<<"sizeof(Derived) = "<<sizeof(Derived)<<endl;
    Derived D(1,2,3);
    D.print();
    return 0;
}