3.2 Data Member的布局

一、预热

在讨论Data Member布局之前，先看比较常见的笔试题目：
1、 空class

    class X{};

sizeof(X) : 1。空的class中没有任何data member，大小不应该是0吗？大小之所以为1，是因为编译器安插进去一个char，所以空class实际上隐藏1字节的大小。
2、没有virtual 成员函数的class

class Point3d{public:    // ...private:    float x, y, z;};

sizeof(Point3d) : 4 + 4 + 4 = 12。float占用4个字节，该类定义了三个float类型的data member，大小为12毫无悬念。
3、含有virtual成员函数的class

class Point3d{public:    virtual void vir_func() { }private:    float x, y, z;};

sizeof(Point3d) : 12 + 4 = 16。其中的4个字节是怎么回事？这一点需要特别注意，编译器还可能会合成一些内部使用的data members，以支持整个对象模型。vptr就是这样的东西，目前所有的编译器都会把它（指向虚表的指针（指针占4个字节）vptr）安插在“内含virtual function之class”的object中。
4、比较混合的class

class Point3d{public:    virtual void vir_func() {}    virtual void vir_func2() {}    void func_test() { }private:    float x;    static list<Point3d*> *freeList;    float y;    static const int chunkSize = 250;    float z;};

sizeof(Point3d) : 12 + 4 = 16。哦？class Point3d含有两个virtual functions，为什么没有两个4字节被计算呢？傻啊，“指向虚表的指针vptr”在class object中只有一个，而虚表存放的是virtual functions的地址。哦？为什么没有计算static data members？又犯傻了，static member存放在data segment，不存放于class object，当然计算class占用内存大小不需要考虑进去。另外，如果想知道为什么nonstatic、non-virtual function members没有占用内存，狠戳这里。

除了上面阐述的简单模型外，alignment（对齐）不可忽略，需牢记在心。下面正式讨论Data Member布局。

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二、Data Member布局

在预热这一小节中，其实讨论了大部分class data members在内存中的存储，这里简单介绍，data member在内存中是如何排列（即布局）的。以下面的class为例：

class Point3d    {    public:        // ...    private:        float x;        static list<Point3d*> *freeList;        float y;        static const int chunkSize = 250;        float z;    };

经过第一小节的分析，该Point3d class object布局中仅有x，y和z。C++Standard要求，同一access section（也就是private、public、protected等区段）中，members的排列只需符合“较晚出现的members在class object中有较高的地址”这一条件即可。也就是说，各个members并不一定连续排列。什么东西可能会介于被声明的members之间呢？members的边界调整（alignment）可能就需要填补一些bytes，也可能是编译器合成的东西（比如：vptr），vptr传统上被放在所有显式声明的members的最后，不过如今也有一些编译器把vptr放在一个class object的最前端。

参考文献：《深度探索C++对象模型》侯捷 译