c++类对象数据成员和虚函数的内存布局
一直想搞清楚类对象的数据成员和虚函数的内存布局,今天刚好有时间,所以就写了个demo查看了一下具体的内存布局情况(使用的编译器为微软的)。
下面是自己demo的代码:
#include <iostream>
#include <windows.h>//#pragma pack(4) //影响每个类对象对齐的字节数,默认对齐到8字节
class A
{
public:virtual void Test1() {};int a;
};class B
{
public:virtual void Test2() {};int b;
};class C :public A, public B {
public:virtual void Test1() override{}virtual void Test2() override{}virtual void Test3() {};int c;
};void main()
{C *pC = new C();pC->a = 1;pC->b = 2;pC->c = 3;int size = sizeof(*pC);int sizeA = sizeof(A);int sizeC = sizeof(C);A* pA = pC;B* pB = pC;int sizeA1 = sizeof(*pA);bool bRet = (pB == pC);
}下面是代码执行的时候内存布局截图:

从截图可以得到以下结果:
派生类对象C首先包含了基类A对象的数据,然后包含基类B对象的数据,最后才是包含自己的数据成员。
派生类C中包含了2个虚表,一个虚表是指向基类A中的函数,一个虚表是指向基类B中的函数。类C有2个虚表是因为它派生自两个基类。如果是单继承就只有一个虚表。
还有一个知识点无法从图中得知:如果派生类中包含自己的虚函数,则这个函数会添加到第一个虚表的尾部。
下面是代码执行的时候对象占用内存大小截图:

类A对象会占用的内存大小为16字节:虚表指针8个字节+数据成员a占用4个字节,此时只有12个字节,但是微软编译器默认是对齐到8字节的,所以最终加上字节对齐,整个类A对象占用的内存大小为16字节。
类C对象占用的内存大小为40字节:类A的部分占用16字节+类B的部分占用16字节+数据成员c占用4个字节,此时只有36个字节,根据字节对齐默认为8字节,所以最终加上字节对齐,整个类C占用的内存大小为40字节。
如果将前面代码中的第四行代码“//#pragma pack(4)”的注释去掉(将编译器字节对齐强制设为4字节),此时各个类对象的内存占用大小会发生变化。具体如下:
类A对象会只占用12字节(虚表指针8个字节+数据成员a占用4字节,刚好对齐到4字节),类C对象会占用28字节(类A对象12字节+类B对象12字节+数据成员C占用4字节,刚好对齐到4字节)
对齐到4字节的内存占用大小截图:

下面是将pC(类C对象的地址)赋值给pA(类A指针)和pB(类B指针)以后,pC,pA,pB具体值的截图:

从截图可知:
pA的值和pC的值相等:这是因为类C的继承关系中,类A是第一个基类,所以在类C对象的内存布局中,首先就是类A所占用的部分。
pB的值-pC的值=12字节:这是因为类C的继承关系中,类A是第一个基类,类B是第二个基类,所以在类C对象的内存布局中,类B放在类A的后面,只要把pC的地址加上类A占用的部分(12字节,对齐到4字节)就是pB的地址。
根据上面的结果,我们知道pB和pC虽然指向同一个对象,但是他们的地址值不一样,如果用pB和pC比较会返回true还是false呢?下面是运行截图:

我们发现最终的比较结果为true,这个是因为编译器在比较两个指针的时候,不是简单的对两个地址值进行比较,如果发现两个指针所属的类有继承关系的时候,会先进行转换,然后再比较。
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