C++类对象内存模型与成员函数调用分析.pdf

C++类对象内存模型与成员函数调用分析 C++类对象内存模型是一个比较抓狂的问题，主要是C++特性太多了，所以必须建立一个清晰的分析层次。一般而言，讲到 C++对象，都比较容易反应到以下这个图表： 这篇文章，就以这个表格作为分析和行文的策略的纵向指导；横向上，兼以考虑无继承、单继承、多重继承及虚拟继承四方面情况，这样一来，思维层次应该算是比较清晰 了。 1、C++类数据成员的内存模型 1.1 无继承情况 实验最能说明问题了，首先考虑下面一个简单的程序 1： #includeiostream class memtest { public : memtest (int _a, double _b) : a (_a), b (_b) {} inline void print_addr (){ std::coutAddress of a and b is:/n/t/ta/n/t/t b/n; } inline void print_sta_mem (){ std::coutAddress of static member c is:/n/t/tc/n; } private : int a; double b; static int c; }; int memtest ::c = 8; int main () { memtest m (1,1.0); std::coutAddress of m is : /n/t/t m/n; m .print_addr (); m .print_sta_mem (); return 0; } 在GCC4.4.5 下编译，运行，结果如下： 可以发现以下几点： 1. 非静态数据成员a 的存储地址就是从类的实例在内存中的地址中(本例中均为0xbfadfc64)开始的，之后的doubleb 也紧随其后，在内存中连续存储； 2. 对于静态数据成员c，则出现在了一个很“莫名其妙”的地址0x804a028 上，与类的实例的地址看上去那是八竿子打不着； 其实不做这个测试，关于C++数据成员存储的问题也都是C++ Programmer 的常识，对于非静态数据成员，一般编译器都是按其在类中声明的顺序存储，而且数据成员的起始地 址就是类得实例在内存中的起始地址，这个在上面的测试中已经很明显了。对非静态数据成员的读写，我们可以这样想，其实 C++程序完全可以转换成对应的C 程序来编写， 有一些C++编译器编译C++程序时就是这样做的。对非静态数据成员的读写也可以借助这个等价的 C 程序来理解。考虑下面代码段2 ： // C++ code struct foo{ public : int get_data () const{ return data; } void set_data(int _data){ data = _data;} private: int data; }; foo f(); int d = f.get_data(); 如果要你用C 你会怎么实现呢？ // C code struct foo{ int data; }; int get_foo_data (const foo* pFoo){ return pFoo-data;} void set_foo_data (foo* pFoo, int _data){ pFoo-data = _data;} foo f; f.data = 8; foo* pF = f; int d = get_foo_data (pF); 在C 程序中，我们要实现同样的功能，必须是要往函数的参数列表中压入一个指针作为实参。实际上C++在处理非静态数据成员的时候也是这样的，C++必须借助一个直接的 或暗喻的实例指针来读写这些数据，这个指针，就是大名鼎鼎的 this 指针。有了this 指针，当我们要读写某个数据时，就可以借助一个简单的指针运算，即this 指针的地址加上 该数据成员的偏移量，就可以实现读写了。这个偏移量由C++编译器为我们计算出来。 对于静态数据成员，如果在static_mem.cpp 中加入下面一条语句： std::cout”Size of class memtest is : ”sizeof (memtest)”/n”; 我们得到