C++对象模型之内存布局一

如果想学习在linux或者在linux平台下开发，学习C/或C++是非常好的选择．俗话说，术业有专攻，学一门技术，就尽量学得深，也可以作为行走江湖，混口饭吃的一项本领．

对于C，当初我是看了C与指针这门书，这本书讲解了很多我没有了解过的知识点，特别是指针讲解的很到位．最后还设计了C运行时内存模型．

对于C++的学习，我看了C++ Primer之后，进阶的书为深入理解C++对象模型，这本书讲解了C++类在内存中是如何布局以及成员函数是怎么调用，有助于理解C++多态是如何实现的．总之，受益匪浅．

接下来，我将用几篇博客聊聊C++对象模型．

无多态的对象布局

单个类

假设有以下一个类的定义：

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class A
{
public:
A(int a1=0,int a2=0);
void A1();
protected:
int a1;
int a2;
};

如果类没有虚函数，那么class的布局和c语言的struct布局一样，只有成员变量．对象内存布局如图１所示．

继承类

有一个类B继承A，定义如下：

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class B :public  A
{
public:
B(int a1=0,int a2=0,int b1=0);
void B1();
protected:
int b1;
};

子类的构造函数是先构造父类，在构造子类，所以类B对象内存布局只要在A成员之后加上B的成员即可，示意图如图１：

多态下对象内存布局

单个类

首先定义一个类，带有虚函数：

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class A
{
public:
A(int a1=0,int a2=0);
virtual void A1();
virtual void A2();
virtual void A3();
protected:
int a1;
int a2;
};

因为class A带有虚函数，所以A对象的内存布局就要增加一个指针，指向类A的虚函数表．对象模型如图２所示.深入理解C++对象模型将指针放在了对象的末尾，但是现在主流的编译器都将指针放在了对象的首位置．

单继承

单继承类的定义如下：

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class B :public  A
{
public:
B(int a1=0,int a2=0,int b1=0);
virtual void B1();
virtual void A2();
virtual void B2();
protected:
int b1;
};

当父类有虚函数时，子类继承父类的虚函数表，而且虚函数的顺序是先父类的虚函数，再子类的虚函数；当父类的虚函数被子类重写时，则虚函数表中的父类虚函数指针要替换为子类的虚函数指针，示意图如图２．

实例验证

为了验证之前的对象模型是否正确，我写了如下程序进行验证：

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#include <iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
A(int a1=0,int a2=0){}
virtual void A1(){cout<<"A::A1()"<<endl;}
virtual void A2(){cout<<"A::A2()"<<endl;}
virtual void A3(){cout<<"A::A3()"<<endl;}
protected:
int a1;
int a2;
};
class B :public  A
{
public:
B(int a1=0,int a2=0,int b1=0){}
virtual void B1(){cout<<"B::B1()"<<endl;}
virtual void A2(){cout<<"A::A2()"<<endl;}
virtual void B2(){cout<<"B::B2()"<<endl;}
protected:
int b1;
};
typedef void (*pfun)();//定义函数指针
int main(void)
{
B *bp=new B;
pfun fun=NULL;//函数指针变量，用于循环迭代虚函数表
for(int i=0;i<5;i++)
{
fun=(pfun)*((long*)*(long*)bp+i);//因为我的ubuntu是64位的，所以用long类型．如果是32位的系统，可以用int类型．
fun();
}
cout<<*((long*)*(long*)bp+5)<<endl;//输出虚函数表的结束符
return 0;
}

稍微解释下

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fun=(pfun)*((long*)*(long*)bp+i)

• (long*)bp，将对象的指针类型转换为(long*)类型，用于取出虚函数表的地址．
• *(long*)bp，＊为取出指针指向的值．此式子即虚函数表的地址，也就是第一个虚函数的地址．
• (long*)*(long*)bp，将虚函数表的地址指针转换为(long*)，用于后续迭代．
• *(long*)*(long*)bp，＊求指针值，即为第一个虚函数的地址，最后转换为pfun指针.

该程序输出结果为：

输出顺序和我上述一样．

多重继承，多继承以及菱形继承留在下一篇博客．

转载：http://write.blog.csdn.net/postedit