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cpp_class_memory

发表于 更新于 分类于

c++类内存布局：

静态

下编译后的“内存布局”，此时还未分配内存，不能算是内存，只能说是文件布局

  • two question:
    多少内存能表现一个ob:?
    多少内存能表现一个class?–编译期，如　int 大小为４
  • 静态下，编译后同C一样分为代码段等；而类的特性有些类似于struct,定义类的文件中包含了成员变量，成员函数。
  • 类：
    非静态成员变量：存于对象中
    vptr指针：存于对象中
    vt表:vptr指向这个表，这个表在构造函数中默认隐士初始化，将对应的虚拟函数地址赋给表中的各个值（表本身with”类”）
    obj: class:
    _vptr —> table: ptr1 –>virtual func1
    ptr2 –>virtual func2
    静态变量: 存入数据段中
    成员函数:代码段,通过this和成员变量建立联系
    静态函数：　存于代码段中
    全局函数
    main函数
    全局变量和静态变量
    局部变量：栈
    something extra depend on compiler~
  • some rules
    • 每个类产生一堆指向virtual func的指针，放在表格中，表称为：vtbl;
    • 每个obj被添加了一个指针，指向相关的tirtual table ,为vptr;
    • vptr的设定和重置由constructor，destructor,copy assignment运算服自动完成）　
    • 注意每一个class所关联的type info object(用于支持runtime type identification )也经由virtual table指出，放在vptr[0]处）
    • 虚函数有可能被转换为：(*px->vtbl[1])(px)
      具体见深入c++模型书

多少内存能表现一个ob:?

  • non static data members
  • padding
  • virtual—vptr

    多少内存能表现一个class?

    见datamember_memory 
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    最小是１　  size  
    class T{ };   ---1 一个char 表示这个类型  
    class X :public virtual T{};　　--指针大小，指针指向T    virtual base class subobject  
    class Y :public virtual T{};  --指针大小
    class A:public X,public Y {};　--两个指针大小　　```
    more seee datamember_memory


    #### 运行时
    的内存布局，即作为进程运行时，其内存是如何的；

    + 运行时，涉及类的对象模型，对象的内存部分只包含非静态成员变量和虚拟函数指针表；
    + 可以通过gdb 或kgdb进行查看类对象的地址或者类函数的地址：
     ```cpp
    	Circle c12;
    		Circle c1(1.2,"red");
    printf("getRadius:%x\n",&Circle::getRadius);
    printf("%x, %x\n",&c12,c12);
     void *cc;
            cc=(Circle*)(&c12);
    		cout<<*((double*)cc)<<endl;
    ```		
        		
    所以c++的对象带来的开销在于操作多态时的vptr等效率低）		

    一个例子
    ```cpp
    #include<iostream>
    using namespace std;
    class A
    {
    		public:
    				    virtual const char* getName() { return "A"; }
    					virtual int getage(){ return 3;}
    };
     
    class B: public A
    {
    		public:
    				    virtual const char* getName() { return "B"; }
    					virtual int getage(){return 5;}
    };
     
    class C: public B
    {
    		public:
    				    const char* getName() { return "C"; }
    					int getage(){return 6;}
    };
     
    class D: public C
    {
    		public:
    				    virtual const char* getName() { return "D"; }
    0x400ae8 push   %rbp
    0x400ae9 mov    %rsp,%rbp
    0x400aec mov    %rdi,-0x8(%rbp)
    					int getage() {return 8;}
    0x400af8 push   %rbp
    0x400af9 mov    %rsp,%rbp
    0x400afc mov    %rdi,-0x8(%rbp)
    };
     
    int main()
    { 
    		    A aa;
    			aa.getName();
    		    D d;
    			d.getName();
    			A &rBase = d;
    			rBase.getName();
    0x400986 mov    -0x28(%rbp),%rax
    0x40098a mov    (%rax),%rax
    0x40098d mov    (%rax),%rax
    0x400990 mov    -0x28(%rbp),%rdx
    0x400994 mov    %rdx,%rdi
    0x400997 callq  *%rax
                rBase.getage();
    0x400999 mov    -0x28(%rbp),%rax
    0x40099d mov    (%rax),%rax
    0x4009a0 add    $0x8,%rax
    0x4009a4 mov    (%rax),%rax
    0x4009a7 mov    -0x28(%rbp),%rdx
    0x4009ab mov    %rdx,%rdi
    0x4009ae callq  *%rax
    		    std::cout << "rBase is a " << rBase.getName() << '\n';
    					 
    			D d2;
                A &rBase2 =d2;
    0x4009f9 lea    -0x30(%rbp),%rax
    0x4009fd mov    %rax,-0x20(%rbp)
    		   rBase2.getName();	
    0x400a01 mov    -0x20(%rbp),%rax
    0x400a05 mov    (%rax),%rax
    0x400a08 mov    (%rax),%rax
    0x400a0b mov    -0x20(%rbp),%rdx
    0x400a0f mov    %rdx,%rdi
    0x400a12 callq  *%rax


    		    return 0;
    }

something else:

  • 成员函数也是只有一份被存于代码区中，而对象并没有指向成员函数的指针，对象只存成员和虚拟表　；那在对象.成员函数使用时，
  • 是如何确定该函数中使用的成员是该对象的成员?
    这里是this指针的作用
    从汇编看，是否是成员函数在取的成员变量时，会做一些动作，这时的成员变量是在栈区；；
    或者从调用成员函数时，是否有传入或控制函数的一些动作，让它知道从哪里取得对应的成员返回；
  • 成员函数最终被编译成与对象无关的普通函数，除了成员变量，会丢失所有信息，所以编译时要在成员函数中添加一个额外的参数，把当前对象的首地址传入，以此来关联成员函数和成员变量。这个额外的参数，实际上就是 this，它是成员函数和成员变量关联的桥梁