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对象结构的发展和演化

归纳

案例探究

总结类对象大小的组成

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对象结构的发展和演化

• 经过多年，c++对象模型逐步建立起来
• ①非静态的成员变量(普通成员变量)  跟着类对象走（存在对象内部），也就是每个类对象都有自己的成员变量；

class A {
public:
    int a = 100; //非静态成员变量（普通成员变量）
};

int main()
{
    A aobj;
    int ilen = sizeof(aobj);
    std::cout << ilen << std::endl;

    return 0;
}

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• ② 静态成员变量跟对象没有什么关系，所以肯定不会保存在对象内部，是保存在对象外面（表示所占用的内存空间和类对象无关）的。

class A {
public:
    static int a; //静态成员变量是跟着类走的；
    static int b;
};

int main()
{
    A aobj;
    int ilen = sizeof(aobj);
    std::cout << ilen << std::endl;

    return 0;
}

• 输出为1；

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• ③ 成员函数：不管静态的还是非静态，全部都保存在类对象之外。所以不管几个成员函数，不管是否是静态的成员函数，对象的sizeof的大小都是不增加的；

class A {
public:
    static void sfunc() {}; //静态成员函数
    void myfunc() {}; //普通成员函数
};  

int main()
{
    A aobj;
    int ilen = sizeof(aobj);
    std::cout << ilen << std::endl;

    return 0;
}

• 输出结果为1；

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• ④ 虚函数：不管几个虚函数，sizeof()都是多了4个字节

class A {
public:
    virtual void myfunc1() {};
    virtual void myfunc2() {};
    virtual void myfunc3() {};
};  


int main()
{
    A aobj;
    int ilen = sizeof(aobj);
    std::cout << ilen << std::endl;

    return 0;
}

• 输出结果为4；

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• 上述案例小结：
  • 类里只要有一个虚函数（或者说至少有一个虚函数），这个类 会产生一个 指向 虚函数 的指针。
    • 有两个虚函数，那么这个类 就会产生两个指向虚函数的指针。
  • 类本身  指向虚函数的 指针（一个或者一堆）要有地方存放，存放在一个表格里，这个表格我们就称为“虚函数表(virtual table【vtbl】)”；
  • 这个虚函数表一般是保存在可执行文件中的，在程序执行的时候载入到内存中来。
  • 虚函数表是基于类的，跟着类走的；
  • 说说类对象，这四个字节的增加，其实是因为虚函数的存在；因为有了虚函数的存在，导致系统往类对象中添加了一个指针，这个指针正好指向这个虚函数表，很多资料上把这个指针叫vptr
    • 这个vptr的值由系统在适当的时机（比如构造函数中通过增加额外的代码来给值）；

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归纳

• 对于类中：

  • （1）静态数据成员不计算在类对象sizeof()内；
  • （2）普通成员函数和静态成员函数不计算在类对象的sizeof()内
  • （3）虚函数不计算在类对象的sizeof()内，但是虚函数会让类对象的sizeof()增加4个字节以容纳虚函数表指针。
  • （4）虚函数表[vtbl]是基于类的（跟着类走的，跟对象没关系，不是基于对象的）；
  • （5）如果有多个数据成员，那么为了提高访问速度，某些编译器可能会将数据成员之间的内存占用比例进行调整。(内存字节对齐)

class A {
public:
    char a; //1字节
    int b;  //4字节
};

int main()
{
    A aobj;
    int ilen = sizeof(aobj);
    std::cout << ilen << std::endl;  //输出为8  （考虑字节对齐等因素）

    return 0;
}

• （6）不管什么类型指针char *p，nt *q;    该指针占用的内存大小是固定的

int ilen2 = sizeof(char *);  //4字节
int ilen3 = sizeof(int *);  //4字节

案例探究

class myobject
{
public:
	myobject() {};//构造函数
	virtual ~myobject() {}; //析构函数       4字节
	float getvalue() const //普通成员函数
	{
		return m_value;
	}

	static int s_getcount() //静态成员函数 
	{
		return ms_scount;
	}

	virtual void vfrandfunc() {}; //虚函数 

protected:
	float m_value; //普通成员变量     4字节
	static int ms_scount; //静态成员变量
};

int main()
{
	myobject obj;
	int ilen = sizeof(obj);
	std::cout << ilen << std::endl; //8字节，成员变量m_value占4字节，虚函数表指针占4字节。return 0;
}

• 图解上述代码

总结类对象大小的组成

• ① 非静态成员变量所占的内存总量以及这些成员变量之间字节对齐所额外占用的内存；
• ② 若有虚函数，则会产生虚函数表指针（vptr）。
• 当然，如果类之间是多重继承关系。并且每个父类都有虚函数，情况不同，后续探讨。