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C++繼承時的物件記憶體模型

推薦閱讀:http://blog.csdn.net/randyjiawenjie/article/details/6693337

          最近研究了一下,C++繼承的記憶體物件模型。主要是讀了讀http://blog.csdn.net/haoel/article/details/3081328C++ 物件的記憶體佈局)。很推薦這篇文章。

         對這篇文章做了做總結。本文的大部分內容來自於這篇文章中的總結http://blog.csdn.net/haoel/article/details/3081328(C++ 物件的記憶體佈局

 

 

#類中的元素

0. 成員變數   1. 成員函式   2. 靜態成員變數   3. 靜態成員函式   4. 虛擬函式   5. 純虛擬函式

#影響物件大小的因素

0. 成員變數     1. 虛擬函式表指標(_vftptr)   2. 虛基類表指標(_vbtptr)   3. 

記憶體對齊

_vftptr、_vbtptr的初始化由物件的建構函式, 賦值運算子自動完成;物件生命週期結束後,由物件的解構函式來銷燬。
物件所關聯的型別(type_info),通常放在virtual table的第一個slot中。

虛繼承:在繼承定義中包含了virtual關鍵字的繼承關係;
虛基類:在虛繼承體系中的通過virtual繼承而來的基類,需要注意的是:
class CDerive : public virtual CBase {}; 其中CBase稱之為CDerive的虛基類,而不是說CBase就是個虛基類,因為CBase還可以為不是虛繼承體系中的基類。

虛擬函式被派生後,仍然為虛擬函式,即使在派生類中省去virtual關鍵字。

虛基類的構造與析構是由最終子類負責呼叫的(而不是直接派生子類)

注:【下文中_vbptr即_vbtptr】

#物件記憶體佈局分類討論

vc6變數檢視器中(Locals,Watch1等),也可以看到部分物件佈局的情況(不完整,且虛繼承是錯誤的)。

vs2005及以後版本的編譯器提供了/d1reportSingleClassLayout[類名]編譯選項來檢視物件完整的記憶體佈局:

cl classLayout.cpp /d1reportSingleClassLayoutCChildren

注:下文舉例的類圖中函式均為虛擬函式(斜體 表示該函式為虛擬函式)

0. 單一類

(1). 空類

sizeof(CNull)=1(用於標識該物件)

(2). 只有成員變數的類

int nVarSize = sizeof(CVariable) = 12

 

記憶體佈局:

(3). 只有虛擬函式的類

int nVFuntionSize = sizeof(CVFuction) = 4(虛表指標)

 

記憶體佈局:

(4). 有成員變數、虛擬函式的類

 

int nParentSize = sizeof(CParent) = 8

記憶體佈局:

1. 單一繼承(含成員變數、虛擬函式、虛擬函式覆蓋)

int nChildSize = sizeof(CChildren) = 12

vc中顯示的結果(注:還有1個虛擬函式CChildren::g1沒有被顯示出來):

d1reportSingleClass檢視:

記憶體佈局:

2. 多繼承 (含成員變數、虛擬函式、虛擬函式覆蓋)

int nChildSize = sizeof(CChildren) = 20

vc中顯示的結果(注:還有2個虛擬函式CChildren::f2,CChildren::h2沒有被顯示出來,this指標的adjustor[調整值]也沒打印出):

d1reportSingleClass檢視:

記憶體佈局:

3. 深度為2的繼承(含成員變數、虛擬函式、虛擬函式覆蓋)

 

int nGrandSize = sizeof(CGrandChildren) = 24

vc中顯示的結果(注:還有3個虛擬函式CGrandChildren::f2,CChildren::h2,CGrandChildren::f3沒有顯示出來,this指標的adjustor[調整值]也沒打印出):

d1reportSingleClass檢視:

記憶體佈局:

4 重複繼承(含成員變數、虛擬函式、虛擬函式覆蓋)

 

int nGrandSize = sizeof(CGrandChildren) = 28

vc中顯示的結果(注:還有大量的虛擬函式沒有顯示出來,this指標的adjustor[調整值]也沒打印出):

thunk函式:一種形實轉換輔助函式;主要做this指標調整,函式呼叫重定向。

d1reportSingleClass檢視:

記憶體佈局:

由於m_nAge在內容中存在兩個拷貝,因此我們不能直接通過pGrandChildrenA->m_nAge來訪問該變數,

這樣會存在二義性,編譯器無法知道應該訪問CChildren1中的m_nAge,還是CChildren2中的m_nAge。

為了標識唯一的m_nAge,就需要帶上其所在範圍的類名了。如下:

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

5. 單一虛繼承(含成員變數、虛擬函式、虛擬函式覆蓋)

 

int nChildSize = sizeof(CChildren) = 20

d1reportSingleClass檢視:

記憶體佈局:

 

6. 多虛繼承(含成員變數、虛擬函式、虛擬函式覆蓋)

(1) virtual CParent1, CParent2

int nChildSize = sizeof(CChildren) = 24

d1reportSingleClass檢視:

記憶體佈局:

(2) CParent1, virtual CParent2

int nChildSize = sizeof(CChildren) = 24

d1reportSingleClass檢視:

記憶體佈局:

(3) virtual CParent1, virtual CParent2

int nChildSize = sizeof(CChildren) = 28

d1reportSingleClass檢視:

記憶體佈局:

7. 鑽石型的虛擬多重繼承(含成員變數、虛擬函式、虛擬函式覆蓋)

int nGrandChildSize = sizeof(CGrandChildren) = 36

d1reportSingleClass檢視:

thunk函式:一種形實轉換輔助函式;主要做this指標調整,函式呼叫重定向。

記憶體佈局: