C++內存佈局

轉自http://www.cnblogs.com/kekec/archive/2013/01/27/2822872.html

#類中的元素

0. 成員變量   1. 成員函數   2. 靜態成員變量   3. 靜態成員函數   4. 虛函數   5. 純虛函數

#影響對象大小的因素

0. 成員變量     1. 虛函數表指針（_vftptr）   2. 虛基類表指針（_vbtptr）   3. 內存對齊

_vftptr、_vbtptr的初始化由對象的構造函數, 賦值運算符自動完成；對象生命週期結束後，由對象的析構函數來銷燬。
對象所關聯的類型（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稱之爲CDerive的虛基類，而不是說CBase就是個虛基類，因爲CBase還可以爲不是虛繼承體系中的基類。

虛函數被派生後，仍然爲虛函數，即使在派生類中省去virtual關鍵字。

注：【下文中_vbptr即_vbtptr】

#對象內存佈局分類討論

vc6變量查看器中（Locals，Watch1等），也可以看到部分對象佈局的情況（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]編譯選項來查看對象完整的內存佈局：

cl classLayout.cpp /d1reportSingleClassLayoutCChildren

0. 單一類

(1). 空類

sizeof(CNull)=1（用於標識該對象）

(2). 只有成員變量的類

int nVarSize = sizeof(CVariable) = 12

 

內存佈局：

(3). 只有虛函數的類

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

 

內存佈局：

(4). 有成員變量、虛函數的類

 

int nParentSize = sizeof(CParent) = 8

內存佈局：

1. 單一繼承（含成員變量、虛函數、虛函數覆蓋）

int nChildSize = sizeof(CChildren) = 12

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

d1reportSingleClass查看：

內存佈局：

2. 多繼承 （含成員變量、虛函數、虛函數覆蓋）

int nChildSize = sizeof(CChildren) = 20

vc中顯示的結果（注：還有2個虛函數CChildren::f2，CChildren::h2沒有被顯示出來，this指針的adjustor[調整值]也沒打印出）：

d1reportSingleClass查看：

內存佈局：

3. 深度爲2的繼承（含成員變量、虛函數、虛函數覆蓋）

 

int nGrandSize = sizeof(CGrandChildren) = 24

vc中顯示的結果（注：還有3個虛函數CGrandChildren::f2，CChildren::h2，CGrandChildren::f3沒有顯示出來，this指針的adjustor[調整值]也沒打印出）：

d1reportSingleClass查看：

內存佈局：

4 重複繼承（含成員變量、虛函數、虛函數覆蓋）

 

int nGrandSize = sizeof(CGrandChildren) = 28

vc中顯示的結果（注：還有大量的虛函數沒有顯示出來，this指針的adjustor[調整值]也沒打印出）：

thunk函數：一種形實轉換輔助函數；主要做this指針調整，函數調用重定向。

d1reportSingleClass查看：

內存佈局：

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來訪問該變量，

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。

爲了標識唯一的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（含成員變量、虛函數、虛函數覆蓋）

 

int nChildSize = sizeof(CChildren) = 20

d1reportSingleClass查看：

內存佈局：

 

6. 多虛繼承（含成員變量、虛函數、虛函數覆蓋）

(1) virtual CParent1, CParent2

int nChildSize = sizeof(CChildren) = 24

d1reportSingleClass查看：

內存佈局：

(2) CParent1, virtual CParent2

int nChildSize = sizeof(CChildren) = 24

d1reportSingleClass查看：

內存佈局：

(3) virtual CParent1, virtual CParent2

int nChildSize = sizeof(CChildren) = 28

d1reportSingleClass查看：

內存佈局：

7. 鑽石型的虛擬多重繼承（含成員變量、虛函數、虛函數覆蓋）

int nGrandChildSize = sizeof(CGrandChildren) = 36

d1reportSingleClass查看：

thunk函數：一種形實轉換輔助函數；主要做this指針調整，函數調用重定向。

內存佈局：

#外部參考

C++類對應的內存結構

陳皓- C++ 虛函數表解析

陳皓 - C++ 對象的內存佈局（上）

陳皓 - C++ 對象的內存佈局（下）

#類中的元素

0. 成員變量   1. 成員函數   2. 靜態成員變量   3. 靜態成員函數   4. 虛函數   5. 純虛函數

#影響對象大小的因素

0. 成員變量     1. 虛函數表指針（_vftptr）   2. 虛基類表指針（_vbtptr）   3. 內存對齊

_vftptr、_vbtptr的初始化由對象的構造函數, 賦值運算符自動完成；對象生命週期結束後，由對象的析構函數來銷燬。
對象所關聯的類型（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稱之爲CDerive的虛基類，而不是說CBase就是個虛基類，因爲CBase還可以爲不是虛繼承體系中的基類。

虛函數被派生後，仍然爲虛函數，即使在派生類中省去virtual關鍵字。

注：【下文中_vbptr即_vbtptr】

#對象內存佈局分類討論

vc6變量查看器中（Locals，Watch1等），也可以看到部分對象佈局的情況（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]編譯選項來查看對象完整的內存佈局：

cl classLayout.cpp /d1reportSingleClassLayoutCChildren

0. 單一類

(1). 空類

sizeof(CNull)=1（用於標識該對象）

(2). 只有成員變量的類

int nVarSize = sizeof(CVariable) = 12

 

內存佈局：

(3). 只有虛函數的類

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

 

內存佈局：

(4). 有成員變量、虛函數的類

 

int nParentSize = sizeof(CParent) = 8

內存佈局：

1. 單一繼承（含成員變量、虛函數、虛函數覆蓋）

int nChildSize = sizeof(CChildren) = 12

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

d1reportSingleClass查看：

內存佈局：

2. 多繼承 （含成員變量、虛函數、虛函數覆蓋）

int nChildSize = sizeof(CChildren) = 20

vc中顯示的結果（注：還有2個虛函數CChildren::f2，CChildren::h2沒有被顯示出來，this指針的adjustor[調整值]也沒打印出）：

d1reportSingleClass查看：

內存佈局：

3. 深度爲2的繼承（含成員變量、虛函數、虛函數覆蓋）

 

int nGrandSize = sizeof(CGrandChildren) = 24

vc中顯示的結果（注：還有3個虛函數CGrandChildren::f2，CChildren::h2，CGrandChildren::f3沒有顯示出來，this指針的adjustor[調整值]也沒打印出）：

d1reportSingleClass查看：

內存佈局：

4 重複繼承（含成員變量、虛函數、虛函數覆蓋）

 

int nGrandSize = sizeof(CGrandChildren) = 28

vc中顯示的結果（注：還有大量的虛函數沒有顯示出來，this指針的adjustor[調整值]也沒打印出）：

thunk函數：一種形實轉換輔助函數；主要做this指針調整，函數調用重定向。

d1reportSingleClass查看：

內存佈局：

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來訪問該變量，

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。

爲了標識唯一的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（含成員變量、虛函數、虛函數覆蓋）

 

int nChildSize = sizeof(CChildren) = 20

d1reportSingleClass查看：

內存佈局：

 

6. 多虛繼承（含成員變量、虛函數、虛函數覆蓋）

(1) virtual CParent1, CParent2

int nChildSize = sizeof(CChildren) = 24

d1reportSingleClass查看：

內存佈局：

(2) CParent1, virtual CParent2

int nChildSize = sizeof(CChildren) = 24

d1reportSingleClass查看：

內存佈局：

(3) virtual CParent1, virtual CParent2

int nChildSize = sizeof(CChildren) = 28

d1reportSingleClass查看：

內存佈局：

7. 鑽石型的虛擬多重繼承（含成員變量、虛函數、虛函數覆蓋）

int nGrandChildSize = sizeof(CGrandChildren) = 36

d1reportSingleClass查看：

thunk函數：一種形實轉換輔助函數；主要做this指針調整，函數調用重定向。

內存佈局：

#外部參考

C++類對應的內存結構

陳皓- C++ 虛函數表解析

陳皓 - C++ 對象的內存佈局（上）

陳皓 - C++ 對象的內存佈局（下）

#類中的元素

0. 成員變量   1. 成員函數   2. 靜態成員變量   3. 靜態成員函數   4. 虛函數   5. 純虛函數

#影響對象大小的因素

0. 成員變量     1. 虛函數表指針（_vftptr）   2. 虛基類表指針（_vbtptr）   3. 內存對齊

_vftptr、_vbtptr的初始化由對象的構造函數, 賦值運算符自動完成；對象生命週期結束後，由對象的析構函數來銷燬。
對象所關聯的類型（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稱之爲CDerive的虛基類，而不是說CBase就是個虛基類，因爲CBase還可以爲不是虛繼承體系中的基類。

虛函數被派生後，仍然爲虛函數，即使在派生類中省去virtual關鍵字。

注：【下文中_vbptr即_vbtptr】

#對象內存佈局分類討論

vc6變量查看器中（Locals，Watch1等），也可以看到部分對象佈局的情況（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]編譯選項來查看對象完整的內存佈局：

cl classLayout.cpp /d1reportSingleClassLayoutCChildren

0. 單一類

(1). 空類

sizeof(CNull)=1（用於標識該對象）

(2). 只有成員變量的類

int nVarSize = sizeof(CVariable) = 12

 

內存佈局：

(3). 只有虛函數的類

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

 

內存佈局：

(4). 有成員變量、虛函數的類

 

int nParentSize = sizeof(CParent) = 8

內存佈局：

1. 單一繼承（含成員變量、虛函數、虛函數覆蓋）

int nChildSize = sizeof(CChildren) = 12

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

d1reportSingleClass查看：

內存佈局：

2. 多繼承 （含成員變量、虛函數、虛函數覆蓋）

int nChildSize = sizeof(CChildren) = 20

vc中顯示的結果（注：還有2個虛函數CChildren::f2，CChildren::h2沒有被顯示出來，this指針的adjustor[調整值]也沒打印出）：

d1reportSingleClass查看：

內存佈局：

3. 深度爲2的繼承（含成員變量、虛函數、虛函數覆蓋）

 

int nGrandSize = sizeof(CGrandChildren) = 24

vc中顯示的結果（注：還有3個虛函數CGrandChildren::f2，CChildren::h2，CGrandChildren::f3沒有顯示出來，this指針的adjustor[調整值]也沒打印出）：

d1reportSingleClass查看：

內存佈局：

4 重複繼承（含成員變量、虛函數、虛函數覆蓋）

 

int nGrandSize = sizeof(CGrandChildren) = 28

vc中顯示的結果（注：還有大量的虛函數沒有顯示出來，this指針的adjustor[調整值]也沒打印出）：

thunk函數：一種形實轉換輔助函數；主要做this指針調整，函數調用重定向。

d1reportSingleClass查看：

內存佈局：

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來訪問該變量，

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。

爲了標識唯一的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（含成員變量、虛函數、虛函數覆蓋）

 

int nChildSize = sizeof(CChildren) = 20

d1reportSingleClass查看：

內存佈局：

 

6. 多虛繼承（含成員變量、虛函數、虛函數覆蓋）

(1) virtual CParent1, CParent2

int nChildSize = sizeof(CChildren) = 24

d1reportSingleClass查看：

內存佈局：

(2) CParent1, virtual CParent2

int nChildSize = sizeof(CChildren) = 24

d1reportSingleClass查看：

內存佈局：

(3) virtual CParent1, virtual CParent2

int nChildSize = sizeof(CChildren) = 28

d1reportSingleClass查看：

內存佈局：

7. 鑽石型的虛擬多重繼承（含成員變量、虛函數、虛函數覆蓋）

int nGrandChildSize = sizeof(CGrandChildren) = 36

d1reportSingleClass查看：

thunk函數：一種形實轉換輔助函數；主要做this指針調整，函數調用重定向。

內存佈局：

#外部參考

C++類對應的內存結構

陳皓- C++ 虛函數表解析

陳皓 - C++ 對象的內存佈局（上）

陳皓 - C++ 對象的內存佈局（下）