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透析C++類對象的內(nèi)存模型

雖然有許多人對C++類對象表示懷疑，但在年復(fù)一年的不斷發(fā)展中，他的使用率也在不斷提高。如過要想對C++類對象充分了解，但前提是要深入理解到底什么是C++類對象，及他是怎么運作的。

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首先介紹一下C++中有繼承關(guān)系的類對象內(nèi)存的布局：在C++中，如果類中有虛函數(shù)，那么它就會有一個虛函數(shù)表的指針__vfptr，在類對象最開始的內(nèi)存數(shù)據(jù)中。之后是類中的成員變量的內(nèi)存數(shù)據(jù)。

對于子類，最開始的內(nèi)存數(shù)據(jù)記錄著父類對象的拷貝（包括父類虛函數(shù)表指針和成員變量）。 之后是子類自己的成員變量數(shù)據(jù)。對于子類的子類，也是同樣的原理。但是無論繼承了多少個子類，對象中始終只有一個虛函數(shù)表指針。

為了探討C++類對象的內(nèi)存布局，先來寫幾個類和函數(shù)首先寫一個基類：然后，我們多種不同的繼承情況來研究子類的內(nèi)存對象結(jié)構(gòu)。

1. 無虛函數(shù)集繼承

 
 
 
    
  
  
  
  1. 　//子類1，無虛函數(shù)重載    
    2. 
  
  
  
  2. class Child1 : public Base    
    3. 
  
  
  
  3. {    
    4. 
  
  
  
  4. public:    
    5. 
  
  
  
  5. virtual void f1() { cout << "Child1::f1" << endl; }    
    6. 
  
  
  
  6. virtual void g1() { cout << "Child1::g1" << endl; }    
    7. 
  
  
  
  7. virtual void h1() { cout << "Child1::h1" << endl; }    
    8. 
  
  
  
  8. int child1;    
    9. 
  
  
  
  9. protected:    
    10. 
  
  
  
  10. private:    
    11. 
  
  
  
  11. };  
    12.

2. 有一個虛函數(shù)繼承

 
 
 
    
  
  
  
  1. 　//子類1，無虛函數(shù)重載    
    2. 
  
  
  
  2. class Child1 : public Base    
    3. 
  
  
  
  3. {    
    4. 
  
  
  
  4. public:    
    5. 
  
  
  
  5. virtual void f1() { cout << "Child1::f1" << endl; }    
    6. 
  
  
  
  6. virtual void g1() { cout << "Child1::g1" << endl; }    
    7. 
  
  
  
  7. virtual void h1() { cout << "Child1::h1" << endl; }    
    8. 
  
  
  
  8. int child1;    
    9. 
  
  
  
  9. protected:    
    10. 
  
  
  
  10. private:    
    11. 
  
  
  
  11. };  
    12.

虛擬繼承的子類的內(nèi)存結(jié)構(gòu)，和普通繼承完全不同。虛擬繼承的子類，有單獨的虛函數(shù)表， 另外也單獨保存一份父類的虛函數(shù)表，兩部分之間用一個四個字節(jié)的0x00000000來作為分界。

子類的內(nèi)存中，首先是自己的虛函數(shù)表，然后是子類的數(shù)據(jù)成員，然后是0x0，之后就是父類的虛函數(shù)表，之后是父類的數(shù)據(jù)成員。如果子類沒有自己的虛函數(shù)，那么子類就不會有虛函數(shù)表，但是子類數(shù)據(jù)和父類數(shù)據(jù)之間，還是需要0x0來間隔。

因此，在虛擬繼承中，子C++類對象和父類的數(shù)據(jù)，是完全間隔的。存放子類自己的虛函數(shù)表和數(shù)據(jù)，中間以0x分界，最后保存父類的虛函數(shù)和數(shù)據(jù)。如果子類重載了父類的虛函數(shù)，那么則將子類內(nèi)存中父類虛函數(shù)表的相應(yīng)函數(shù)替換。


名稱欄目：透析C++類對象的內(nèi)存模型
標(biāo)題來源：http://www.dlmjj.cn/article/djehejg.html