C++ 内存详解（二）

在本文中主要是介绍C++中类在实例化过程中在内存中的分配。

很多人都知道C++类是由结构体发展而来，所以他们的成员变量（C语言的结构体只有成员变量，C++的结构体和类基本相同，除了默认成员变量的属性，类成员变量默认私有，结构体成员变量默认公有，C++保留结构体主要是兼容C程序）的内存分配机制是一样的。下面我们以类来说明问题，如果类搞清楚了，结构体也就明白了。类分为成员变量和成员函数，我们先讨论成员变量。一个类对象的地址就是类所包含的这一片内存空间的首地址，这个首地址也就对应具体某一成员变量地址。（在定义成员对象的同时，这些成员变量也就被定义了）我们一段代码说明问题：

类定义：

class K{   public:         K(){k = 12;}         ~K(){}         int k;}; 

类的使用：

 K kTemp; printf("%d--%d\n",&kTemp,&kTemp.k); printf("%d--%d\n",sizeof(K),sizeof(kTemp.k)); int *i = (int*)(&kTemp); int w = *i; printf("%d\n",w);

上面代码运行的结果为：

1310588--1310588
4--4
12

很明显，类的内存大小和其唯一的成员变量的内存大小是一致的。内存地址也是一致的。他们甚至是可以相互转换的。换成结构体结果也是一样的。这个时候问题来了：成员函数呢？上面的代码就好像没有成员函数一样，那是因为所有的成员函数都是存放在代码区的，不管全局函数，还是成员函数。要是成员函数占用类的对象空间，那将是多么可怕的一件事：定义类对象就有成员函数占用一段空间。我们再来补充一下静态成员函数的存放问题：静态成员函数与一般的成员函数的唯一区别就是没有this指针，因此不能访问非静态数据成员，就像我们前面提到的，所有函数都存放在代码区，静态函数也不例外。

C++是一种面向对象的编程语言，它向下保存了对C的兼容，同时也允许程序员能够自由的操控内存，虽然会带来一些问题，但是这不是本文讨论的问题。类是对某种对象的定义，包括变量和方法，也可以理解为现实生活中一类具有共同特征的事物的抽象，它是面向对象语言的基础。所以类是不占有内存的。但是如果类生成实例，那么将会在内存中分配一块内存来存储类对象。

类的实例化对象在内存中是如何分配内存的，请看下面的类：

class A {};

从形式上看，它似乎什么也没有，事实上它不知隐含了一个构造函数和一个析构函数，hi阿尤一些操作重载运算函数，比如”=“。如果A被实例化，例如：A a；在内存会占据多大的空间？有人可能说是4，也有说是0，但是正确的答案是：1，为什么是1？原因很多，比如说如我定义一个数组A[10]；如果按上面说的是0，这样的局面会很尴尬，所以A这样一个空类，编译器给它一个字节来填充。

如果我们增加一个变量，（字节对齐默认为4）：

   class  A   {     public：       int i;   }

类A的实例将占据4个字节的内存，sizeof(A)=4，变量i的初值被编译器指定为0xcdcdcdcd。

如果再增加一个变量：

   class A   {      public：      int  i;      int  l;   }

此时，按章变量生命的先后顺序，i被放在了低地址上，l紧跟其后。实例对象占用8个字节，sizeof(A)=4+4=8。

如果类里面包含函数：

  class A {     public:      int i;      int l;      int add(int x,int y){return (x+y);} };

这时，有人会可能会说类的大小为12，事实上sizeof(A)=8；

为什么会这样？这是因为sizeof访问程序的数据段，而函数地址责备保存在代码段内，所以最后结果是8。

再看下面这个情况：

class A {      public:         int i;         int l;         static int s;         int add(int x,int y){return (x+y)}; };

此时sizeof(A)大小仍是8，这是因为static变量在全局区（静态区），而非数据段

当然，类里面含有虚函数时，情况就另当别论了！例如：

class A {      public:         int i;         int l;         static int s;         virtual void Say(){};         int add(int x,int y){return (x+y)}; };

因为含有虚函数，所以类里面将含有一个虚指针vptr，指向该类的虚表vtbl，一个指针占用四字节的地址，所以sizeof(A)=12，虚指针放在类实例地址的最低位置，比如：A *a=new A；我们可以这样给变量i赋值：

 int *p = (int *)a; p++; *p = 1;//把i的值赋为1.

如果类作为派生类，内存将如何分配呢？

这种情况虽然有些复杂，但并不是说不好理解，它有多少个父类每个父类的大小加起来再加上自身就是sizeof的大小。

总结C++类对象内存结构：

首先介绍一下C++中有继承关系的类对象内存的布局：

在C++中，如果类中有虚函数，那么它就有一个虚函数表的指针——vfptr，在类对象最开始的内存数据中，之后是类中的成员变量的内存数据。

对于子类，最开始的内存数据记录着父类对象的拷贝（包括父类虚函数表指针和成员变量），之后是子类自己的成员变量数据。

对于子类的子类，同样的原理，但是无论继承多少个子类，对象中始终只有一个虚函数表指针。