C++类几种情况的内存布局

对于C++开发者来说，了解其内存是非常必要的，同时C++的多态（动态绑定）的原理也是很重要的。

C++内存布局：

需要了解的几种情况：

1、无虚函数，非继承；

class simple {public:void simple_fun1() {};void simple_fun2() {};private:int simple_a_;};

内存布局：

没有虚函数，没有继承，所以只有成员变量需要分配空间。

2、有虚函数，非继承；

class Base {public:virtual void func1() { std::cout << "Func1()" << std::endl; }virtual void func2() { std::cout << "Func2()" << std::endl; }virtual void func3() { std::cout << "Func3()" << std::endl; }private:int a_;};

内存布局以及虚函数列表：

没有继承，有虚函数，所以有了虚函数列表vfptr，指向该类的虚函数列表，虚函数列表中记录当前类的虚函数；

3、无虚函数，继承；

class simple1 : public simple {public:void simple1_func1() {};private:int simple1_a_;};

内存布局：

普通的继承关系，而且基类中没有虚函数，所以不会生成虚函数列表，指向基类的和指向自身类的指针是同一个。

4、有虚函数，单继承；

class Derived : public Base {public:virtual void func2() { std::cout << "derived Func2()" << std::endl; }virtual void func4() { std::cout << "Func4()" << std::endl; }private:int b_;};

内存布局以及虚函数和列表：

单继承中，基类有虚函数，所以首先是虚函数列表，然后是从基类继承过来的成员变量，最后才是自己的成员变量。

由于override了基类的func2()，所以在虚函数列表中可以开看到，func2的域是Derived，而不再是基类Base。

5、有虚函数，多继承（非虚拟继承）；

class Derived2 : public Base {public:virtual void func1() { std::cout << "derived2 Func1()" << std::endl; }virtual void func5() { std::cout << "Func5()" << std::endl; }private:int c_;};class Derived3 : public Derived, public Derived2 {public:void func6() { std::cout << "Func6()" << std::endl; }private:int d_;};

内存布局：

从以上内存布局可以发现一些问题，就是属于Base的成员变量a_出现了两次，虽然生成的时候可以通过，但是在实际使用过程中容易造成二义性出错，所以这种用法是需要尽量避免的。

虚函数列表：

虚函数列表中也有同样的问题，两个虚函数列表，有重复的函数Base::func3()，在实际中也要尽量避免。

6、无虚函数，多继承，虚拟继承；

将以上的Derived类和Derived2类对Base的继承改为虚拟继承：

class Derived3 : public Derived, public Derived2 {public:void func6() { std::cout << "Func6()" << std::endl; }private:int d_;};

内存布局：

最后一种情况使用了虚拟继承，内存布局就不同了，可以看出，一共有5个虚函数列表，在第一部分中（0~8），由两个虚函数列表和Derived的成员变量b_,第一个虚函数列表是Derived3类继承Derived类时生成的，第二个虚函数是Derived继承时Base生成的。

对于第二部分（12~20）同理，第三部分（24）则是Derived3自己的成员变量；

第四部分（28~32），则是Derived3间接继承Base生成的。

虚函数列表：

虚函数列表有点复杂，此处有点不明白，为什么会有负数出现，隐约能够看懂虚函数列表的指向。

从以上可以看到，在实例化一个类对象的时候，仅仅为类的成员变量和虚函数列表指针分配空间（虚函数的情况下），而成员函数属于整个类共有的，不会再对象中分配空间。因此，当虚函数更多的时候，占用的内存空间会更多，所以在实际项目中，关于类的继承体系的设计，需要考虑到这个方面。

如有问题，还请指正。