c++对象内存模型【内存布局】（转）

总结：1、按1继承顺序先排布基于每个父类结构。2、该结构包括：基于该父类的虚表、该父类的虚基类表、父类的父类的成员变量、父类的成员变量。3、多重继承且连续继承时，虚函数表按继承顺序排布函数与虚函数。4、而后排布子类的成员变量。5、排布虚基类的虚函数表。6、虚基类的成员变量

 

#类中的元素

0. 成员变量   1. 成员函数   2. 静态成员变量   3. 静态成员函数   4. 虚函数   5. 纯虚函数

#影响对象大小的因素

0. 成员变量     1. 虚函数表指针（_vftptr）   2. 虚基类表指针（_vbtptr）   3. 内存对齐

_vftptr、_vbtptr的初始化由对象的构造函数, 赋值运算符自动完成；对象生命周期结束后，由对象的析构函数来销毁。
对象所关联的类型（type_info），通常放在virtual table的第一个slot中。

虚继承：在继承定义中包含了virtual关键字的继承关系；
虚基类：在虚继承体系中的通过virtual继承而来的基类，需要注意的是：
class CDerive : public virtual CBase {}; 其中CBase称之为CDerive的虚基类，而不是说CBase就是个虚基类，因为CBase还可以为不是虚继承体系中的基类。

虚函数被派生后，仍然为虚函数，即使在派生类中省去virtual关键字。

注：【下文中_vbptr即_vbtptr】

#对象内存布局分类讨论

vc6变量查看器中（Locals，Watch1等），也可以看到部分对象布局的情况（不完整，且虚继承是错误的）。

vs2005及以后版本的编译器提供了/d1reportSingleClassLayout[类名]编译选项来查看对象完整的内存布局：

cl classLayout.cpp /d1reportSingleClassLayoutCChildren

0. 单一类

(1). 空类

sizeof(CNull)=1（用于标识该对象）

(2). 只有成员变量的类

int nVarSize = sizeof(CVariable) = 12

 

内存布局：

(3). 只有虚函数的类

int nVFuntionSize = sizeof(CVFuction) = 4（虚表指针）

 

内存布局：

(4). 有成员变量、虚函数的类

 

int nParentSize = sizeof(CParent) = 8

内存布局：

1. 单一继承（含成员变量、虚函数、虚函数覆盖）

int nChildSize = sizeof(CChildren) = 12

vc中显示的结果（注：还有1个虚函数CChildren::g1没有被显示出来）：

d1reportSingleClass查看：

内存布局：

2. 多继承 （含成员变量、虚函数、虚函数覆盖）

int nChildSize = sizeof(CChildren) = 20

vc中显示的结果（注：还有2个虚函数CChildren::f2，CChildren::h2没有被显示出来，this指针的adjustor[调整值]也没打印出）：

d1reportSingleClass查看：

内存布局：

3. 深度为2的继承（含成员变量、虚函数、虚函数覆盖）

 

 

 

int nGrandSize = sizeof(CGrandChildren) = 24

vc中显示的结果（注：还有3个虚函数CGrandChildren::f2，CChildren::h2，CGrandChildren::f3没有显示出来，this指针的adjustor[调整值]也没打印出）：

d1reportSingleClass查看：

内存布局：

4 重复继承（含成员变量、虚函数、虚函数覆盖）

 

int nGrandSize = sizeof(CGrandChildren) = 28

vc中显示的结果（注：还有大量的虚函数没有显示出来，this指针的adjustor[调整值]也没打印出）：

thunk函数：一种形实转换辅助函数；主要做this指针调整，函数调用重定向。

d1reportSingleClass查看：

内存布局：

由于m_nAge在内容中存在两个拷贝，因此我们不能直接通过pGrandChildrenA->m_nAge来访问该变量，

这样会存在二义性，编译器无法知道应该访问CChildren1中的m_nAge，还是CChildren2中的m_nAge。

为了标识唯一的m_nAge，就需要带上其所在范围的类名了。如下：

1 pGrandChildrenA->CChildren1::m_nAge = 1;
2 pGrandChildrenA->CChildren2::m_nAge = 2;

5. 单一虚继承（含成员变量、虚函数、虚函数覆盖）

 

int nChildSize = sizeof(CChildren) = 20

d1reportSingleClass查看：

内存布局：

 

6. 多虚继承（含成员变量、虚函数、虚函数覆盖）

(1) virtual CParent1, CParent2

int nChildSize = sizeof(CChildren) = 24

d1reportSingleClass查看：

内存布局：

(2) CParent1, virtual CParent2

int nChildSize = sizeof(CChildren) = 24

d1reportSingleClass查看：

内存布局：

(3) virtual CParent1, virtual CParent2

int nChildSize = sizeof(CChildren) = 28

d1reportSingleClass查看：

内存布局：

7. 钻石型的虚拟多重继承（含成员变量、虚函数、虚函数覆盖）

int nGrandChildSize = sizeof(CGrandChildren) = 36

d1reportSingleClass查看：

thunk函数：一种形实转换辅助函数；主要做this指针调整，函数调用重定向。

内存布局：

 

PS:虚基类表相对于虚函数表要稍微难理解些，故单独提出来。

　　虚函数表是在对象生成时插入一个虚函数指针，指向虚函数表，这个表中所列就是虚函数。

　　虚基类表原理与虚函数表类似，不过虚基类表的内容有所不同。表的第一项表示派生类对象指针相对于虚基类表指针的偏移，从第二项开始表示各个基类地址相对于虚基类表指针的偏移。

#外部参考

C++类对应的内存结构

陈皓- C++ 虚函数表解析

陈皓 - C++ 对象的内存布局（上）

陈皓 - C++ 对象的内存布局（下）