C++对象模型

最新推荐文章于 2025-09-04 16:45:21 发布

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本文详细探讨了C++对象模型的内存布局，包括静态与非静态成员、虚函数的存储方式，以及虚继承带来的变化。通过具体代码示例，展示了不同情况下的对象大小差异。

C++中有两种数据成员：

静态
非静态

三种成员函数：

静态
非静态
虚函数

C++对象模型内存布局例如以下：

非静态数据成员在对象之内
静态数据成员在对象之外
静态、非静态成员函数在对象之外
类中存在虚函数时，一个类相应一个virtual table（vtbl）放在对象之外，对象中安插一个指针vptr指向这个表。但vptr放在对象的什么位置上要视编译器而定。vptr的设置由构造、析构、赋值运算符函数自己主动完毕。

C++对象模型例如以下图所看到的：

每一个类相关联的信息由vtbl内的一个slot指出。用来支持RTTI机制。

測试例程：

#include <iostream>
 
using namespace std;
 
class A {
public:
    int x, y;
    static int s;
    void f1() { }
    static void f2() { }
    virtual void f3() { }
};
int A::s = 123;
 
int main()
{
    cout << "size = " << sizeof(A);
    return 0;
}

执行结果：

能够看出，对象所在内存中仅仅包括有整型变量x、y、vptr，其他成员所有存在于对象之外。

以下讨论继承体系下的对象模型。以下这个測试例程有点意思：

#include <iostream>
 
using namespace std;
 
class A {
public:
    int x, y;
 
};
 
class B: public A {
};
 
class C: virtual public A {
};
 
int main()
{
    cout << "class B size = " << sizeof(B) << endl;
    cout << "class C size = " << sizeof(C) << endl;
    return 0;
}

执行结果：

类C採用了虚继承，内部就多了四字节。这是因为虚继承的特性决定的：在虚拟继承情况下，基类（虚基类）无论在继承链中被派生多少次。永远仅仅会存在一个实例。

和virtual table类似。也存在一个指针表（virtual base class table），表中每一个指针指向一个虚基类地址，在对象中也安插一个指针指向这个表（微软的编译器就採用了这样的做法）。所以类C才会添加了四字节空间。

同一时候。基类（无论是不是虚基类）的数据成员直接被放置于派生类对象中。所以，class C所占空间为8+4=12字节。

假设有例如以下class：

class X {
public:
    virtual ~X()
    {}
 
    virtual void foo()
    {}
 
private:
    int a, b;
};

那么class X的模型应该例如以下所看到的：

环境：

Win7 + VS2013

參考：

《深度探索C++对象模型》 P9-P13.