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C++对象模型（一）

news 来源：原创 2024/5/10 4:33:39

c++ 对象模型：

1，non-static 成员变量存储于每一个类对象中。它是属于对象的

2，static 成员变量存储于所有类对象之外。它不属于对象，而是属于类的，即没有创建类对象，这个成员也是存在的。

3，static 和 non-static 成员函数存储于所有类对象之外，它们是属于类的，即没有创建类对象，这两类成员也是存在的。

可以看出一个类对象的大小，取决于这个类的 non-static 成员变量，类对象大小肯定是来自于类，所以类的大小取决于类的 non-static 成员变量。

虚函数：

1，每一个类产生出一堆指向虚函数的指针（如果有虚函数），放在表格之中，这个表格被称为 virtual table(vtbl)

2，每一个类对象被添加一个指针，指向相关的虚表。这个指针被称为 vptr

所以一个类对象大概的内存模型是这样的：

这是书上的一个例子。这样可以直观的看出，这个类有一个non-static 成员 float _x，一个 static 成员 int _point_count，一个static 函数 int PointCount()，两个non-static 函数，其中一个是构造函数，一个是普通函数 float x() ，而虚表指针是隐形的，指向了一个虚函数表，表里都是虚函数的地址，即表里都是指针（就是函数指针，即函数入口）。那实际的 C++ 对象模型是怎样的呢？下面看一个简单的例子：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>#pragma pack(4)
class CTest
{
public:CTest(): mValue(200){}virtual ~CTest(){}private:int mValue;
};
#pragma pack()int main()
{CTest test;printf("sizeof CTest is %llu\n", sizeof(test));return 0;
}

使用GDB查看一个这个类对象内存模型里到底有哪些东西：

打印出对象的内存地址，然后我们就可以看看内存里保存了哪些信息：

为什么打印内存地址后 12 个字节呢？因为这个类的大小是 12 字节，上面用了 #pragma pack(4)设置了 4 字节对齐，如果不设置的话，可能默认就是 8 字节对齐了（因为机器是64位的，指针长度就是 8 字节）。这样看来，前 8 个字节是指向虚表的指针，后 4 个字节就是成员变量 mValue = c8(十进制为 200)。虚表指针指向的是虚表的首地址，所以我们也可以看看虚表里保存了哪些函数指针：

其实从源码能看到只有一个虚函数，所以虚表应该只有一个函数指针，正好前 8 个字节。

但实际看来有两个函数指针，但都是指向 CTest::~CTest() 函数，这里不是很理解，有同学知道的话告知一下。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>#pragma pack(4)
class CTest
{
public:CTest(): mValue(200){}virtual ~CTest(){}virtual void print(){printf("mValue = %d\n", mValue);}
private:int mValue;
};
#pragma pack()int main()
{CTest test;printf("sizeof CTest is %llu\n", sizeof(test));return 0;
}

例子中多加了一个虚函数，我们再来看一下内存情况：