C++对象模型之内存布局(1)

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如果想学习在linux或者在linux平台下开发,学习C/或C++是非常好的选择.俗话说,术业有专攻,学一门技术,就尽量学得深,也可以作为行走江湖,混口饭吃的一项本领.

对于C,当初我是看了C与指针这门书,这本书讲解了很多我没有了解过的知识点,特别是指针讲解的很到位.最后还设计了C运行时内存模型.

对于C++的学习,我看了C++ Primer之后,进阶的书为深入理解C++对象模型,这本书讲解了C++类在内存中是如何布局以及成员函数是怎么调用,有助于理解C++多态是如何实现的.总之,受益匪浅.

接下来,我将用几篇文章聊聊C++对象模型.

无多态的对象布局

单个类:

假设有以下一个类的定义:

如果类没有虚函数,那么class的布局和c语言的struct布局一样,只有成员变量.对象内存布局如图1左所示.

继承类

如果有一个类B继承上面的类A,定义如下:

子类的构造函数是先构造父类,再构造子类,所以类B对象内存布局只要在A成员之后加上B的成员即可,示意图如图1右所示:

(图一)

多态下对象内存布局

单个类:

首先定义一个类,带有虚函数:

因为class A带有虚函数,所以A对象的内存布局就要增加一个虚函数表指针,它是一个指针,指向类A的虚函数表.对象模型如图2上所示.深入理解C++对象模型将指针放在了对象的末尾,但是现在主流的编译器都将指针放在了对象的首位置.

单继承:

单继承类的定义如下:

当父类有虚函数时,子类继承父类的虚函数表,而且虚函数的顺序是先父类的虚函数,再子类的虚函数;当父类的虚函数被子类重写时,则虚函数表中的父类虚函数指针要替换为子类的虚函数指针,示意图如图2下.

(图二)

实例验证

为了验证之前的对象模型是否正确,我写了如下程序进行验证:

稍微解释下

  • (long*)bp,将对象的指针类型转换为(long*)类型,用于取出虚函数表的地址.

  • *(long*)bp,*为取出指针指向的值.此式子即虚函数表的地址,也就是第一个虚函数的地址.

  • (long*)*(long*)bp,将虚函数表的地址指针转换为(long*),用于后续迭代.

  • *(long*)*(long*)bp,*求指针值,即为第一个虚函数的地址,最后转换为pfun指针.

该程序输出结果为:

输出顺序和上述一样.

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