【转】C++类的实例分布

原文：http://blog.chinaunix.net/u2/67984/showart_1915540.html

#include <stdio.h>  const char * global_text="aaaa";  class empty  {  virtual void sayHello(){printf("hello world\n");}  };  class Base  {  public:  Base(int i1,char i2,short i3,char i4):i(i1),j(i2),k(i3),l(i4){}  void print(){printf("hello world\n");};  virtual int work(int i){printf("this is base work %d\n",i);}  virtual void work2(){printf("this is base work2\n");}  virtual void work3(){printf("this is base work3\n");}  static int wangfei;  private:  int i;  char j;  short k;  char l;  };  int Base::wangfei=8888;  int global_data=7777;  class Derive:public Base  {  public:  Derive(int i1,char i2,short i3,char i4):Base(i1,i2,i3,i4){}  int work(int);  static void print(){printf("this is derive print\n");}  virtual void d_work1(){}  };  int Derive::work(int i)  {      printf("this is derive work %d\n",i);      return 10;  }  int main(int argc,char **argv)  {  char *test="hello world\n";  empty e;  printf("the size of e is %d\n",sizeof(e));  printf("sizeof the test is %d\n",sizeof(test));  Derive d(2,'c',3,'d');  Base b(10,'a',20,'b');  b=d;  printf("sizeof b is %d,sizeof d is %d\n",sizeof(b),sizeof(d));  b.work(1);  d.work(1);  Base *pointB=new Derive(4,'e',5,'f');  pointB->work(1);  printf("below will force to invoke\n");  int addr = *((int *)(*(int *)(pointB)));  printf("the addr is %p\n",addr);  int result=0;  int first=*((int *)(pointB)+1);  printf("the first is %d\n",first);  char second=*(char *)((int *)(pointB)+2);  printf("the second is %c\n",second);  short third=*(short *)((int *)(pointB)+3);  printf("the third is %d\n",third);  __asm__(          //"mov %0,%%ecx\n\tpush $2\n\tcall *%1"::"m"(pointB),"m"(addr)          "push $222\n\tpush %0\n\tcall *%1"::"m"(pointB),"m"(addr)  );  printf("after asm\n");      //call addr;  return 0;  }

这个例子的主要目的是为了说明各类型的成员在类中如何分配，vtable在类中的位置以及多态的内部如何实现。

二：分析：

假设输出为这个示例代码最后被编译成a.out的可执行文件。

1，  objdump –C -t -j .data a.out|grep data

输出信息为：

08048940 l    d  .rodata        00000000

08049d00 l    d  .data  00000000

08049d08 l     O .data  00000000              p.0

08048aa4  w    O .rodata        00000008              typeinfo for empty

08048940 g     O .rodata        00000004              _fp_hw

08049d10 g     O .data  00000004              Base::wangfei

08049d04 g     O .data  00000000              .hidden __dso_handle

08049d14 g     O .data  00000004              global_data

08048a68  w    O .rodata        00000018              vtable for Derive

08048aac  w    O .rodata        00000008              typeinfo for Base

08048a80  w    O .rodata        00000014              vtable for Base

08049d00  w      .data  00000000              data_start

08049d0c g     O .data  00000004              global_text

08048ac0  w    O .rodata        00000007              typeinfo name for empty

08048acd  w    O .rodata        00000008              typeinfo name for Derive

08048ac7  w    O .rodata        00000006              typeinfo name for Base

08049d18 g       *ABS*  00000000              _edata

08048a98  w    O .rodata        0000000c              vtable for empty

08048944 g     O .rodata        00000004              _IO_stdin_used

08049d00 g       .data  00000000              __data_start

08048ab4  w    O .rodata        0000000c              typeinfo for Derive

 

红色的三行说明了一些信息：

A,类的静态成员变量不是在类里面分配的，这也正好符号了我们一般的逻辑，因为我们很可能在没有一个类实例的情况下访问它这个成员（如果是public的）；

B,全局变量也是在data段里面。

C,类的函数不是在类里分配的，而是联合类名和参数变成了另外一个函数名，调用的时候传相应的类的this指针进去。

D,拥有虚函数的类会多出四个字节用于存放指向vtable的指针。

E,当发生子类指针向父类指针赋值的时候，会发生截断，对应于父类的大小的区域被分给父类，其余被截掉，但是因为vtable的指针是放在类的开始的，所以，子类的虚函数指针被赋给了父类，于是调用的时候就调用了子类的函数，这就是虚函数的内部实现！！！

 

2，  修改第56行，如果改成：

int addr = *((int *)(*(int *)(pointB))+1（or 2 or 3）);这样就可以分别调用第一第二个虚函数。

从这里可以看出，虚函数的位置在拥有虚函数的类的第一个位置。

3，  从59，61，63行可以看出，

类的数据的排列是按照它的申明顺序的。

4，  从.rodata可以看出，vtable的内容本身是放在rodata段里面的也就是说是不可修改的。

5，  如果把43行：

char *test="hello world\n";

然后*test=”good bye”;

你会看到编译的出错信息！

原因在于”hello world\n”以及所有这些待打印出来的字符串都是放在readonlydata 段的。

要修改一个只的区域的内容当然会错了。

但是test这个变量本身你是看不到的在符号表里面，因为它会被分配在堆里面，并且是 在运行时被分配的。

但是你能看到global_text的符号，它本身是被分配在data段里面的，但它所指向的内容也是在只读段里面的。

可以通过objdump –C –d –j .rodata a.out来查看所有只读段里面的内容。

注意我上面说的段是指section不对应操作系统里面的segment。

你可以用readelf –l a.out来查看具体的section 和 segment的对应关系。

一般rodata段都会被放在text segment.