淺談C++ 類的實(shí)例中 內(nèi)存分配詳解
一個(gè)類,有成員變量:靜態(tài)與非靜態(tài)之分;而成員函數(shù)有三種:靜態(tài)的、非靜態(tài)的、虛的。
那么這些個(gè)東西在內(nèi)存中到底是如何分配的呢?
以一個(gè)例子來說明:
#include"iostream.h" class CObject { public: static int a; CObject(); ~CObject(); void Fun(); private: int m_count; int m_index; }; VoidCObject::Fun(){ cout<<"Fun\n"<<endl;} CObject::CObject(){ cout<<"Construct!\n";} CObject::~CObject(){ cout<<"Destruct!\n";} int CObject::a=1; void main(){ cout<<"Sizeof(CObject):"<<sizeof(CObject)<<endl; cout<<"CObject::a="<<CObject::a<<endl; CObject myObject;cout<<"sizeof(myObject):"<<sizeof(myObject)<<endl; cout<<"sizeof(int)"<<sizeof(int)<<endl; }
這是我的一段測試代碼, 運(yùn)行結(jié)果是:
Sizeof(CObject):8 CObject::a=1 Construct! sizeof(myObject):8 sizeof(int)4 Destruct!
我有疑問如下:
(1)C++中,應(yīng)該是對象才會被分配內(nèi)存空間吧??為什么CObject內(nèi)存大小是8,剛好和兩個(gè)成員變量的大小之和一致!難道還沒實(shí)例化的時(shí)候,類就已經(jīng)有了內(nèi)存空間了?
(2)當(dāng)對象生成了之后,算出的內(nèi)存大小怎么還是8,函數(shù)難道不占用內(nèi)存空間嗎?至少應(yīng)該放個(gè)函數(shù)指針在里面的吧?內(nèi)存是怎樣布局的?
(3)靜態(tài)成員應(yīng)該是屬于類的,怎么類的大小中沒有包含靜態(tài)成員的大?。?/p>
下面分別解答如下:
1)Sizeof(CObject)是在編譯時(shí)就計(jì)算了的,一個(gè)類定義了,它所占的內(nèi)存編譯器就已經(jīng)知道了,這時(shí)只是得到它占用的大小,并沒有分配內(nèi)存操作 。也可以這樣想:編譯器肯定知道大小了,這與分配內(nèi)存空間無關(guān),知道大小了,以后實(shí)例化了才能知道要分配多大。
2)類的普通成員、靜態(tài)成員函數(shù)是不占類內(nèi)存的,至于你說的函數(shù)指針在你的類中有虛函數(shù)的時(shí)候存在一個(gè)虛函數(shù)表指針,也就是說如果你的類里有虛函數(shù)則sizeof(CObject)的值會增加4個(gè)字節(jié)。
其實(shí)類的成員函數(shù)實(shí)際上與普通的全局函數(shù)一樣。
只不過編譯器在編譯的時(shí)候,會在成員函數(shù)上加一個(gè)參數(shù),傳入這個(gè)對象的指針。
成員函數(shù)地址是全局已知的,對象的內(nèi)存空間里根本無須保存成員函數(shù)地址。
對成員函數(shù)(非虛函數(shù))的調(diào)用在編譯時(shí)就確定了。
像 myObject.Fun() 這樣的調(diào)用會被編譯成形如 _CObject_Fun( &myObject ) 的樣子。
函數(shù)是不算到sizeof中的,因?yàn)楹瘮?shù)是代碼,被各個(gè)對象共用,跟數(shù)據(jù)處理方式不同。對象中不必有函數(shù)指針,因?yàn)閷ο鬀]必要知道它的各個(gè)函數(shù)的地址(調(diào)用函數(shù)的是其他代碼而不是該對象)。
類的屬性是指類的數(shù)據(jù)成員,他們是實(shí)例化一個(gè)對象時(shí)就為數(shù)據(jù)成員分配內(nèi)存了,而且每個(gè)對象的數(shù)據(jù)成員是對立的,而成員函數(shù)是共有的~
靜態(tài)成員函數(shù)與一般成員函數(shù)的唯一區(qū)別就是沒有this指針,因此不能訪問非靜態(tài)數(shù)據(jù)成員??傊?,程序中的所有函數(shù)都是位于代碼區(qū)的。
3)靜態(tài)成員并不屬于某個(gè)對象,sizeof取的是對象大小。
知道了上面的時(shí)候,就可以改一下來看看:
我也補(bǔ)充一些:
class CObject { public: static int a; CObject(); ~CObject(); void Fun(); private: double m_count; //這里改成了double int m_index; }; 這個(gè)類用sizeof()測出來的大小是 2*sizeof(double)=16 class CObject { public: static int a; CObject(); ~CObject(); void Fun(); private: char m_count; //這里改成了char int m_index; }; 大小是2*sizeof(int)=8 class CObject { public: static int a; CObject(); ~CObject(); void Fun(); private: double m_count; //這里改成了double int m_index; char c; }; sizeof(char)+sizeof(int) <sizeof(double) 所以大小是2*sizeof(double)
其實(shí)這里還有一個(gè)是內(nèi)存對齊的問題。
空類大小是1。
另外要注意的一些問題:
先看一個(gè)空的類占多少空間?
class Base { public: Base(); ~Base(); }; class Base { public: Base(); ~Base(); };
注意到我這里顯示聲明了構(gòu)造跟析構(gòu),但是sizeof(Base)的結(jié)果是1.
因?yàn)橐粋€(gè)空類也要實(shí)例化,所謂類的實(shí)例化就是在內(nèi)存中分配一塊地址,每個(gè)實(shí)例在內(nèi)存中都有獨(dú)一無二的地址。同樣空類也會被實(shí)例化,所以編譯器會給空類隱含 的添加一個(gè)字節(jié),這樣空類實(shí)例化之后就有了獨(dú)一無二的地址了。所以空類的sizeof為1。
而析構(gòu)函數(shù),跟構(gòu)造函數(shù)這些成員函數(shù),是跟sizeof無關(guān)的,也不難理解因?yàn)槲覀兊膕izeof是針對實(shí)例,而普通成員函數(shù),是針對類體的,一個(gè)類的成 員函數(shù),多個(gè)實(shí)例也共用相同的函數(shù)指針,所以自然不能歸為實(shí)例的大小,這在我的另一篇博文有提到。
接著看下面一段代碼
class Base { public: Base(); virtual ~Base(); //每個(gè)實(shí)例都有虛函數(shù)表 void set_num(int num) // 普通成員函數(shù),為各實(shí)例公有,不歸入sizeof統(tǒng)計(jì) { a=num; } private: int a; //占4字節(jié) char *p; //4字節(jié)指針 }; class Derive:public Base { public: Derive():Base(){}; ~Derive(){}; private: static int st; //非實(shí)例獨(dú)占 int d; //占4字節(jié) char *p; //4字節(jié)指針 }; int main() { cout<<sizeof(Base)<<endl; cout<<sizeof(Derive)<<endl; return 0; } class Base { public: Base(); virtual ~Base(); //每個(gè)實(shí)例都有虛函數(shù)表 void set_num(int num) { a=num; } //普通成員函數(shù),為各實(shí)例公有,不歸入sizeof統(tǒng)計(jì) private: int a; //占4字節(jié) char *p; //4字節(jié)指針 }; class Derive:public Base { public: Derive():Base(){}; ~Derive(){}; private: static int st; //非實(shí)例獨(dú)占 int d; //占4字節(jié) char *p; //4字節(jié)指針 }; int main() { cout<<sizeof(Base)<<endl; cout<<sizeof(Derive)<<endl; return 0; }
結(jié)果自然是
12
20
Base類里的int a;char *p;占8個(gè)字節(jié)。
而虛析構(gòu)函數(shù)virtual ~Base();的指針占4子字節(jié)。
其他成員函數(shù)不歸入sizeof統(tǒng)計(jì)。
Derive類首先要具有Base類的部分,也就是占12字節(jié)。
int d;char *p;占8字節(jié)
static int st;不歸入sizeof統(tǒng)計(jì)
所以一共是20字節(jié)。
在考慮在Derive里加一個(gè)成員char c;
class Derive:public Base { public: Derive():Base(){}; ~Derive(){}; private: static int st; int d; char *p; char c; }; class Derive:public Base { public: Derive():Base(){}; ~Derive(){}; private: static int st; int d; char *p; char c; };
這個(gè)時(shí)候,結(jié)果就變成了
12
24
一個(gè)char c;增加了4字節(jié),說明類的大小也遵守類似class字節(jié)對齊,補(bǔ)齊規(guī)則。
至此,我們可以歸納以下幾個(gè)原則:
1.類的大小為類的非靜態(tài)成員數(shù)據(jù)的類型大小之和,也就是說靜態(tài)成員數(shù)據(jù)不作考慮。
2.普通成員函數(shù)與sizeof無關(guān)。
以上就是小編為大家?guī)淼臏\談C++ 類的實(shí)例中 內(nèi)存分配詳解全部內(nèi)容了,希望大家多多支持腳本之家~
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