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C++类内存结构模型

news 2025/7/27 0:44:58

内存分区

内存全局数据区，代码区，栈区，堆区。

定义一个类

类的成员函数被放在代码区

类的静态成员变量被放在全局数据区（不占用类的存储空间）

非静态成员在类的实例内，实例在栈区或者堆区

虚函数指针，虚基类指针在类的实例内，实例在堆区或者栈区

内存布局实例

普通类（不携带静态成员，也没有继承关系）

class A1
{
public:void func1() {};
public:int a1;char a2;char a3;
};class A2
{
public:void func2() {};
public:char a1;int a2;char a3;
};
class A1 size(8):
±–
0 | a1
4 | a2
5 | a3
| (size=2)
±–
class A2 size(12):
±–
0 | a1
| (size=3)
4 | a2
8 | a3
| (size=3)
±–

A1类携带3个成员变量及1个成员函数，成员函数不占用内存，在x86平台下，整型变量a1（占用4个字节），字符型变量a2（占用一个字节），a3（占用一个字节）, 总共占用内存为 8 字节。因为内存是4字节对齐的，2个字符变量占用2字节被补齐为4字节。

A2类携带和A1类相同的变量，只不过调整了下顺序，第1个为字符变量（占用1个字节，补齐为4字节），第2个为整型变量（占用4字节），第3个为字符变量（占用1字节补齐为4字节）

类（携带静态成员变量）

class B
{
public:void func1();
public:static int b1;int b2;
};
该类的类名为B。用简图表示该类内存布局：

class B size(4):
±–
0 | b2

±–

B类携带静态整型成员变量b1和整型变量b2，静态整型变量b1不占用类的内存，整型变量占用4字节的内存，因而B类占用内存为4字节。

类（携带虚函数，并继承）

class C1
{
public:void func1();virtual void func2();
public:int a1;
};class C2 : public C1
{
public:void func2() override;
};class C3
{
public:virtual void func1();virtual void func2();
public:int a1;
};
class C1 size(8):
±–
0 | {vfptr}
4 | a1
±–
C1::$vftable@:
| &C1_meta
| 0
0 | &C1::func2
C1::func2 this adjustor: 0

class C2 size(8):
±–
0 | ±-- (base class C1)
0 | | {vfptr}
4 | | a1
| ±–
±–
C2::$vftable@:
| &C2_meta
| 0
0 | &C2::func2
C2::func2 this adjustor: 0

class C3 size(8):
±–
0 | {vfptr}
4 | a1
±–
C3::$vftable@:
| &C3_meta
| 0
0 | &C3::func1
1 | &C3::func2
C3::func1 this adjustor: 0
C3::func2 this adjustor: 0

类C1携带整型成员变量a1（占用4字节内存），普通成员函数func1，虚成员函数func2（一旦一个类对象携带虚函数，则该类有一个虚函数指针，在x86平台下，该指针的大小为4字节）故而类C1的大小为8字节。虚函数指针指向一个虚函数表（是一个数组），类C1中有多少个虚函数，虚函数表中就有多少个虚函数（数组中就有多少个虚函数，按照定义虚函数的顺序进行排列）

类C2继承类C1，虚函数func2继承于类C1，C2的虚函数表的第1个元素即为C2:func2

类C3携带2个虚函数，虚函数表中有2个元素，第1个元素为C3:func1 ，第2个元素为C3:func2

类（携带虚函数，并多继承）

class D1
{
public:virtual void func1();
};class D2
{
public:virtual void func2();
};class D3 : public D1, D2
{
};
class D1 size(4):

±–

0 | {vfptr}

±–

D1::$vftable@:

| &D1_meta

| 0

0 | &D1::func1

D1::func1 this adjustor: 0

class D2 size(4):

±–

0 | {vfptr}

±–

D2::$vftable@:

| &D2_meta

| 0

0 | &D2::func2

D2::func2 this adjustor: 0

class D3 size(8):

±–

0 | ±-- (base class D1)

0 | | {vfptr}

| ±–

4 | ±-- (base class D2)

4 | | {vfptr}

| ±–

±–

D3:: $KaTeX parse error: Expected 'EOF', got '&' at position 17: \dotsftable@D1@: | &̲D3_meta | 0 0\dots$ vftable@D2@:
| -4
0 | &D2::func2

类D3继承D1和D2，D3中含有2个虚函数指针，占用大小为8字节，虚函数指针1指向D1的虚函数表，虚函数D2指向D2的虚函数表。（这部分可能理解有误，如有错误，希望帮忙指出）