C++派生类的成员内存布局

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C++派生类的成员内存布局

2024-08-18 08:39:04 221人阅读

class A {};
class B : public virtual A {};
class C : public virtual A {};
class D : public B, public C {};
 
int main()
{
       A a;
       B b;
       C c;
       D d;
       cout << sizeof(a) << endl;
       cout << sizeof(b) << endl;
       cout << sizeof(c) << endl;
       cout << sizeof(d) << endl;
       getchar();
       return 0;
}
class A {};
class B : public virtual A {};
class C : public virtual A {};
class D : public B, public C {};
 
int main()
{
       A a;
       B b;
       C c;
       D d;
       cout << sizeof(a) << endl;
       cout << sizeof(b) << endl;
       cout << sizeof(c) << endl;
       cout << sizeof(d) << endl;
       getchar();
       return 0;
}

得到结果：

mov eax,dword ptr [this]

mov dword ptr [eax],offset B::`vbtable‘ (0C46B30h) //b对象内存中只有一个虚表指针

mov eax,dword ptr [this]

mov dword ptr [eax],offset D::`vbtable‘ (0C46B48h)

mov eax,dword ptr [this]

mov dword ptr [eax+4],offset D::`vbtable‘ (0C46B54h) //d对象内存中有连个虚表指针

非静态成员的赋值：

虚继承时：

并无差别

——————————————————————————————————————————————————

小插曲：

对于子类对象复制给基类指针时发生覆盖的验证：

可能发生在早期版本。

class base
{
int val;
char a;
}
 
class derived : public base
{
char b;
}
 
derived * p2;
base* p1_1,*p1_2;
 
p1_1=p2;
*p1_2=*p1_1;

所谓发生members内容覆盖：

测试：

int main()
{
       char *mem;
       A a;
       B b;
       C c;
       A *pa1, *pa2 = new A;
       B *pb=new B;
       pa2->str1 = ‘A‘;
       pb->str2 = ‘B‘;
       pb->a = 2;
       pb->str1 = ‘b‘;
       pa1 = pb;
       *pa2 = *pa1;
       mem = (char*)pa1;
       HexDump(mem, 16, (int)mem);
       mem = (char*)pa2;
       HexDump(mem, 16, (int)mem);
       getchar();
       return 0;
}

我们得到：

尽管基类指针指向派生类对象，但是静态内存空间大小仍为基类大小。

静态绑定与动态绑定，参考：http://www.cnblogs.com/lizhenghn/p/3657717.html

基类指针无法引用派生类的数据成员。

在*pa2 = *pa1;体现，copy只发生了sizeof(a)。‘B’未被复制。所以派生类成员被指定未知值的行为并不会发生。

——————————————————————————————————————————————————

具体继承：

多重继承：

class Point2d
{
public:
       virtual void fun1() {};
protected:
       float x_, y_;
};
 
class Point3d :public Point2d
{
protected:
       float z_;
};
 
class Vertex
{
public:
       virtual void fun2() {};
protected:
       Vertex * next;
};
 
class Vertex3d :public Point3d, public Vertex
{
protected:
       float mumble;
};
 
int main()
{
       Vertex3d v3d;
       Vertex3d * pv3d = &v3d;
       Vertex *pv=new Vertex;
       Point2d *p2d =new Point2d;
       Point3d *p3d= new Point3d;
       pv = &v3d;
       p2d = &v3d;
       p3d = &v3d;
       printf("%p\n",&v3d);
       getchar();
       return 0;
}

内存布局：

*pv:

010262E0 | 44 AB EA 00 | 00 00 00 00 |

*p2d:

010264D8 | 34 AB EA 00 | CD CD CD CD | CD CD CD CD |

*p3d:

*pv3d:

00D3FA3C | 4C AB D6 00 | 00 00 00 00 | 00 00 00 00 | 00 00 00 00 | 54 AB D6 00 | 00 00 00 00 | 00 00 00 00 |

pv = &v3d;

p2d = &v3d;

p3d = &v3d;

不同的赋值方式：

pv = &v3d;

00EA1E24 8D 45 DC lea eax,[v3d]

00EA1E27 85 C0 test eax,eax

00EA1E29 74 0E je main+119h (0EA1E39h)

00EA1E2B 8D 4D DC lea ecx,[v3d]

00EA1E2E 83 C1 10 add ecx,10h //&v3d+sizeof(Point3d)

00EA1E31 89 8D CC FE FF FF mov dword ptr [ebp-134h],ecx

00EA1E37 EB 0A jmp main+123h (0EA1E43h)

00EA1E39 C7 85 CC FE FF FF 00 00 00 00 mov dword ptr [ebp-134h],0

00EA1E43 8B 95 CC FE FF FF mov edx,dword ptr [ebp-134h]

00EA1E49 89 55 D0 mov dword ptr [pv],edx //pv=(Vertex*)(&v3d+sizeof(Point3d))

p2d = &v3d;

00EA1E4C 8D 45 DC lea eax,[v3d]

00EA1E4F 89 45 C4 mov dword ptr [p2d],eax //p2d=&v3d

p3d = &v3d;

00EA1E52 8D 45 DC lea eax,[v3d]

00EA1E55 89 45 B8 mov dword ptr [p3d],eax //p3d=&v3d

由之前所诉的pv指针仍指向大小为sizeof(Vertex)的内存区域，所以&v3d所加的偏移也就理所应当了。

虚拟继承：

class Point2d
{
public:
       virtual void fun1() {};
protected:
       float x_, y_;
};
 
class Point3d :public virtual Point2d
{
public:
       void operator+=(const Point3d &rhs)
       {
              x_ += rhs.x_;
              y_ += rhs.y_;
              z_ += rhs.z_;
       }
protected:
       float z_;
};
 
class Vertex:public virtual Point2d
{
public:
       virtual void fun2() {};
protected:
       Vertex * next;
};
 
class Vertex3d :public Vertex,public Point3d
{
protected:
       float mumble;
};
 
int main()
{
       Vertex3d v3d;
       Vertex3d * pv3d = &v3d;
       Vertex *pv = new Vertex;
       Point2d *p2d = new Point2d;
       Point3d *p3d = new Point3d;
       p2d = pv3d;
       printf("%p\n", &v3d);
       getchar();
       return 0;
}

*p3d:

*pv:

01023D80 | 4C AB 3C 00 | 58 AB 3C 00 | 00 00 00 00 | 54 AB 3C 00 | 00 00 00 00 | 00 00 00 00 |

*pv3d:

00DAF7F0 | 64 AB 3C 00 | 70 AB 3C 00 | 00 00 00 00 | 78 AB 3C 00 | 00 00 00 00 | 00 00 00 00 | 6C AB 3C 00 | 00 00 00 00 | 00 00 00 00|

继承顺序：先具体继承后虚拟继承，先左后右。

一个类对象的内存层次：

本类中有虚函数，则顶部为虚函数表指针；

先具体继承：

基类无继承，则放置基类成员变量

基类具体继承，按照本规则递归

基类虚继承，有虚函数，则放置虚函数指针，后接虚基类表指针、无虚函数，则放置虚基类表指针；（类与基类公用虚基类表指针）

后虚拟继承：

基类无继承，则放置基类成员变量

基类具体继承，按照上规则递归

基类虚继承，先基类后子类，按照本规则递归

成员变量；

虚基类内存区域；

vbptr虚基类表指针

很不错，比我讨论的更详细：http://blog.csdn.net/chengonghao/article/details/51736585

以Point3d举例：

*p3d:

虚基类表指针地址：

003CAB40 | 00 00 00 00 | 08 00 00 00 |

类内存起始距离虚基类表指针为0

class Point3d虚继承的基类Point2d内存起始距离虚基类表指针为8

*pv:

01023D80 | 4C AB 3C 00 | 58 AB 3C 00 | 00 00 00 00 | 54 AB 3C 00 | 00 00 00 00 | 00 00 00 00 |

003CAB58 | FC FF FF FF | 08 00 00 00 |

类内存起始距离虚基类表指针为-4

class Vertex虚继承的基类Point2d内存起始距离虚基类表指针为8

*pv3d:

00DAF7F0 | 64 AB 3C 00 | 70 AB 3C 00 | 00 00 00 00 | 78 AB 3C 00 | 00 00 00 00 | 00 00 00 00 | 6C AB 3C 00 | 00 00 00 00 | 00 00 00 00|

003CAB70 | FC FF FF FF | 14 00 00 00 |

基类Vertex内存起始距离虚基类表指针为-4

class Vertex3d继承的class Vertex虚继承的基类Point2d内存起始距离虚基类表指针为20

003CAB78 | 00 00 00 00 | 0C 00 00 00 |

基类Point3d内存起始距离虚基类表指针为0

class Vertex3d继承的class Point3d虚继承的基类Point2d内存起始距离虚基类表指针为12

思路参考《深度探索C++对象模型》，由于书中C++版本较老，许多规已经不适用了，纠正了部分。

由于我学习C++不久，难免有错误，见谅。

C++派生类的成员内存布局

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