C++类对应的内存结构

C++类对应的内存结构

提示1：对“内存结构”表示有疑问或不解的，先参考：

https://www.360docs.net/doc/ed7388092.html,/guogangj/archive/2007/05/25/1625199.aspx，

本文使用的表示方法和VC6的Memory视图一致，即：左上表示低位。

提示2：下文提到的“类大小”严格上来说是该类经过实例化的对象的大小。当然了，光研究长度的话，两者差别不大，因为:CClassA objA，sizeof(CClassA)和sizeof(objA)得到的结果都是一样的。

一、真空类

class CNull

{

};

长度：1

内存结构：

??

评注：长度其实为0，这个字节作为内容没有意义，可能每次都不一样。

二、空类

class CNull2

{

public:

CNull2(){printf("Construct\n");}

~CNull2(){printf("Desctruct\n");}

void Foo(){printf("Foo\n");}

};

长度：1

内存结构：

??

评注：同真空类差不多，内部的成员函数并不会影响类大小。

三、简单类

class COneMember

{

public:

COneMember(int iValue = 0){m_iOne = iValue;};

private:

int m_iOne;

};

长度：4

内存结构：

00 00 00 00 //m_iOne

评注：成员数据才影响类大小。

四、简单继承

class CTwoMember:public COneMember

{

private:

int m_iTwo;

};

长度：8

内存结构：

00 00 00 00 //m_iOne

CC CC CC CC //m_iTwo

评注：子类成员接在父类成员之后。

五、再继承

class CThreemember:public CTwoMember

{

public:

CThreemember(int iValue=10) {m_iThree = iValue;}; private:

int m_iThree;

};

长度：12

内存结构：

00 00 00 00 //m_iOne

CC CC CC CC //m_iTwo

0A 00 00 00 //m_iThree

评注：孙类成员接在子类之后，再再继承就依此类推了。

六、多重继承

class ClassA

{

public:

ClassA(int iValue=1){m_iA = iValue;};

private:

int m_iA;

};

class ClassB

{

public:

ClassB(int iValue=2){m_iB = iValue;};

private:

int m_iB;

};

class ClassC

{

public:

ClassC(int iValue=3){m_iC = iValue;};

private:

int m_iC;

};

class CComplex :public ClassA, public ClassB, public ClassC {

public:

CComplex(int iValue=4){m_iComplex = iValue;};

private:

int m_iComplex;

};

长度：16

内存结构：

01 00 00 00 //A

02 00 00 00 //B

03 00 00 00 //C

04 00 00 00 //Complex

评注：也是父类成员先出现在前边，我想这都足够好理解。

七、复杂一些的继承

不写代码了，怕读者看了眼花，改画图。

长度：32

内存结构：

01 00 00 00 //A

02 00 00 00 //B

03 00 00 00 //C

04 00 00 00 //Complex

00 00 00 00 //OneMember

CC CC CC CC //TwoMember

0A 00 00 00 //ThreeMember

05 00 00 00 //VeryComplex

评注：还是把自己的成员放在最后。

只要没涉及到“虚”（Virtual），我想没什么难点，不巧的是“虚”正是我们要研究的内容。

八、趁热打铁，看“虚继承”

class CTwoMember:virtual public COneMember

{

private:

int m_iTwo;

};

长度：12

内存结构：

E8 2F 42 00 //指针，指向一个关于偏移量的数组，且称之虚基类偏移量表指针CC CC CC CC // m_iTwo

00 00 00 00 // m_iOne（虚基类数据成员）

评注：virtual让长度增加了4，其实是多了一个指针，关于这个指针，确实有些复杂，别的文章有具体分析，这里就不岔开具体讲了，可认为它指向一个关于虚基类偏移量的数组，偏移量是关于虚基类数据成员的偏移量。

九、“闭合”虚继承，看看效果

长度：24

内存结构：

14 30 42 00 //ClassB的虚基类偏移量表指针

02 00 00 00 //m_iB

C4 2F 42 00 //ClassC的虚基类偏移量表指针

03 00 00 00 //m_iC

04 00 00 00 //m_iComplex

01 00 00 00 //m_iA

评注：和预料中的一样，虚基类的成员m_iA只出现了一次，而且是在最后边。当然了，更复杂的情况要比这个难分析得多，但虚继承不是我们研究的重点，我们只需要知道：虚继承利用一个“虚基类偏移量表指针”来使得虚基类即使被重复继承也只会出现一次。

十、看一下关于static成员

class CStaticNull

{

public:

CStaticNull(){printf("Construct\n");}

~CStaticNull(){printf("Desctruct\n");}

static void Foo(){printf("Foo\n");}

static int m_iValue;

};

长度：1

内存结构：（同CNull2）

评注：可见static成员不会占用类的大小，static成员的存在区域为静态区，可认为它们是“全局”的，只是不提供全局的访问而已，这跟C的static其实没什么区别。

十一、带一个虚函数的空类

class CVirtualNull

{

public:

CVirtualNull(){printf("Construct\n");}

~CVirtualNull(){printf("Desctruct\n");}

virtual void Foo(){printf("Foo\n");}

};

长度：4

内存结构：

00 31 42 00 //指向虚函数表的指针（虚函数表后面简称“虚表”）

00423100:（虚表）

41 10 40 00 //指向虚函数Foo的指针

00401041:

E9 78 02 00 00 E9 C3 03 … //函数Foo的内容（看不懂）

评注：带虚函数的类长度就增加了4，这个4其实就是个指针，指向虚函数表的指针，上面这个例子中虚表只有一个函数指针，值就是“0x00401041”，指向的这个地址就是函数的入口了。

十二、继承带虚函数的类

class CVirtualDerived : public CVirtualNull

{

public:

CVirtualDerived(){m_iVD=0xFF;};

~CVirtualDerived(){};

private:

int m_iVD;

};

长度：8

内存结构：

3C 50 42 00 //虚表指针

FF 00 00 00 //m_iVD

0042503C:（虚表）

23 10 40 00 //指向虚函数Foo的指针，如果这时候创建一个CVirtualNull对

象，会发现它的虚表的内容跟这个一样

评注：由于父类带了虚函数，子类就算没有显式声明虚函数，虚表还是存在的，虚表存放的位置跟父类不同，但内容是同的，也就是对父类虚表的复制。

十三、子类有新的虚函数

class CVirtualDerived: public CVirtualNull

{

public:

CVirtualDerived(){m_iVD=0xFF;};

~CVirtualDerived(){};

virtual void Foo2(){printf("Foo2\n");};

private:

int m_iVD;

};

长度：8

内存结构：

24 61 42 00 //虚表指针

FF 00 00 00 //m_iVD

00426124:（虚表）

23 10 40 00

50 10 40 00

评注：虚表还是只有一张，不会因为增加了新的虚函数而多出另一张来，新的虚函数的指针将添加在复制了的虚表的后面。

十四、当纯虚函数（pure function）出现时

class CPureVirtual

{

virtual void Foo() = 0;

};

class CDerivePV : public CPureVirtual

{

void Foo(){printf("vd: Foo\n");};

};

长度：4（CPureVirtual），4（CDerivePV）

内存结构：

CPureVirtual:

（不可实例化）

CDerivePV:

28 50 42 00 //虚表指针

00425028:（虚表）

5A 10 40 00 //指向Foo的函数指针

评注：带纯虚函数的类不可实例化，因此列不出其“内存结构”，由其派生类实现纯虚函数。我们可以看到CDerivePV虽然没有virtual声明，但由于其父类带virtual，所以还是继承了虚表，如果CDerivePV有子类，还是这个道理。

十五、虚函数类的多重继承

前面提到：（子类的虚表）不会因为增加了新的虚函数而多出另一张来，但如果有多重继承的话情况就不是这样了。下例中你将看到两张虚表。

大小：24

内存结构

F8 50 42 00 //虚表指针

01 00 00 00 //m_iA

02 00 00 00 //m_iB

E8 50 42 00 //虚表指针

03 00 00 00 //m_iC

04 00 00 00 //m_iComplex

004250F8:（虚表）

5A 10 40 00 //FooA

55 10 40 00 //FooB

64 10 40 00 //FooComplex

004250E8:（虚表）

5F 10 40 00 //FooC

评注：子类的虚函数接在第一个基类的虚函数表的后面，所以B接在A后面，Complex接在B后面。基类依次出现，子类成员接在最后面，所以m_iComplex

位于最后面。

本来还想看看更复杂些的情况，甚至包括虚继承和虚函数同时出现的多重多层继承情况，但确实有些复杂了，自己还有些找不到规律，所以准备之后再补充。