C++中类所占的内存大小以及成员函数的存储位置
类所占内存的大小是由成员变量(静态变量除外)决定的,虚函数指针和虚基类指针也属于数据部分,成员函数是不计算在内的。因为在编译器处理后,成员变量和成员函数是分离的。成员函数还是以一般的函数一样的存在。a.fun()是通过fun(a.this)来调用的。所谓成员函数只是在名义上是类里的。
其实成员函数的大小不在类的对象里面,同一个类的多个对象共享函数代码。
而我们访问类的成员函数是通过类里面的一个指针实现,而这个指针指向的是一个table,table里面记录的各个成员函数的地址(当然不同的编译可能略有不同的实现)。所以我们访问成员函数是间接获得地址的。所以这样也就增加了一定的时间开销,这也就是为什么我们提倡把一些简短的,调用频率高的函数声明为inline形式(内联函数)。
class CBase
{
};
// sizeof(CBase)=1;
为什么空的什么都没有是1呢?
c++要求每个实例在内存中都有独一无二的地址。空类也会被实例化,所以编译器会给空类隐含的添加一个字节,这样空类实例化之后就有了独一无二的地址了。所以空类的sizeof为1。
class CBase
{
int a;
char p;
};
// sizeof(CBase)=8;
字节对齐的问题。int 占4字节
char占一字节,补齐3字节
class CBase
{
public:
CBase(void);
virtual ~CBase(void);
private:
int a;
char *p;
};
// sizeof(CBase)=12
C++ 类中有虚函数的时候有一个指向虚函数的指针(vptr),在32位系统分配指针大小为4字节。无论多少个虚函数,只有这一个指针,4字节。
//注意一般的函数是没有这个指针的,而且也不占类的内存。
class CChild : public CBase
{
public:
CChild(void);
~CChild(void);
virtual void test();
private:
int b;
};
// sizeof(CChild)=16;
可见子类的大小是本身成员变量的大小加上父类的大小。
//其中有一部分是虚拟函数表的原因,一定要知道父类子类共享一个虚函数指针
class A {}; // sizeof(A)=1
class B{}; // sizeof(B)=1
class C:public A{
virtual void fun()=0;
}; // sizeof(C)=4
class D:public B,public C{}; // sizeof(D)=8
类D的大小更让人疑惑吧,类D是由类B,C派生过来的,它的大小应该为二者之和5,为什么却是8 呢?这是因为为了提高实例在内存中的存取效率。类的大小往往被调整到系统的整数倍。并采取就近的法则,距离哪个最近的倍数,就是该类的大小,所以类D的大小为8个字节。
// ====== 测试一 ======
class Test {
private:
int n;
char c;
short s;
};
Test t21;
cout << sizeof(t21) << endl;
// 运行结果:8
// ====== 测试二 ======
class Test {
public:
//构造函数
Test() {
}
//普通成员
int func0() {
return n;
}
//友元函数
friend int func1();
//常成员函数
int func2() const {
return s;
}
//内联函数
inline void func3() {
cout << "inline function" << endl;
}
//静态成员函数
static void func4() {
cout << "static function" << endl;
}
//析构函数
~Test() {
}
private:
int n;
char c;
short s;
};
int func1() {
Test t;
return t.c;
}
Test t22;
cout << sizeof(t22) << endl;
// 运行结果:8
// ====== 测试三 ======
class Test {
public:
Test() {
}
int func0() {
return n;
}
friend int func1();
int func2() const {
return s;
}
inline void func3() {
cout << "inline function" << endl;
}
static void func4() {
cout << "static function" << endl;
}
//虚函数,需要一个虚函数指针的开销
virtual void func5() {
cout << "virtual function" << endl;
}
~Test() {
}
private:
int n;
char c;
short s;
};
int func1() {
Test t;
return t.c;
}
Test t23;
cout << sizeof(t23) << endl;
// x86目标平台运行结果:12;x64目标平台下运行结果:16
因 C++中成员函数和非成员函数都是存放在代码区的,故类中一般成员函数、友元函数,内联函数还是静态成员函数都不计入类的内存空间,测试一和测试二对比可证明这一点
测试三中,因出现了虚函数,故类要维护一个指向虚函数表的指针,分别在 x86目标平台和x64目标平台下编译运行的结果可证明这一点
总结
空的类是会占用内存空间的,而且大小是1,原因是C++要求每个实例在内存中都有独一无二的地址。
类内部的成员变量:
普通的变量:是要占用内存的,但是要注意对齐原则(这点和struct类型很相似)。
static修饰的静态变量:不占用内容,原因是编译器将其放在全局变量区。
类内部的成员函数:
普通函数:不占用内存。
虚函数:要占用4个字节(32位系统)或8个字节(64位系统),用来指定虚函数的虚拟函数表的入口地址。所以一个类的虚函数所占用的地址是不变的,和虚函数的个数是没有关系的。
C++编译系统中,数据和函数是分开存放的(函数放在代码区;数据主要放在栈区和堆区,静态/全局区以及文字常量区也有),实例化不同对象时,只给数据分配空间,各个对象调用函数时都都跳转到(内联函数例外)找到函数在代码区的入口执行,可以节省拷贝多份代码的空间
类的静态成员变量编译时被分配到静态/全局区,因此静态成员变量是属于类的,所有对象共用一份,不计入类的内存空间。
内联函数(声明和定义都要加inline)也是存放在代码区,内联函数在被调用时,编译器会用内联函数的代码替换掉函数,避免了函数跳转和保护现场的开销。不要将成员函数的这种存储方式和inline(内联)函数的概念混淆。不要误以为用inline声明(或默认为inline)的成员函数,其代码段占用对象的存储空间,而不用inline声明的成员函数,其代码段不占用对象的存储空间。不论是否用inline声明(或默认为inline),成员函数的代码段都不占用对象的存储空间。用inline声明的作用是在调用该函数时,将函数的代码段复制插人到函数调用点,而若不用inline声明,在调用该函数时,流程转去函数代码段的入口地址,在执行完该函数代码段后,流程返回函数调用点。inline与成员函数是否占用对象的存储空间无关
综上所述
同一个类创建的多个对象,其数据成员是各用各的,互不相通(静态成员变量是共享的)。
成员函数是共享共用的,多个对象共用一份代码,所有类成员函数和非成员函数代码存放在代码区。
不论成员函数在类内定义还是在类外定义,成员函数的代码段都用同一种方式存储。
在这里插入图片描述
参考链接:
C++成员函数在内存中的存储方式
C++ 类在内存中的存储方式
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原文链接:https://blog.csdn.net/luolaihua2018/article/details/110736211