對(duì)象的內(nèi)存布局

在class和struct中，編譯器不會(huì)把數(shù)據(jù)程序員緊湊的包裹在一起，因?yàn)槊糠N數(shù)據(jù)都有其天然的對(duì)齊方式，供CPU高效的從內(nèi)存讀/寫(xiě)。對(duì)齊方式即內(nèi)存地址為對(duì)齊字節(jié)大小的倍數(shù)，另外編譯器可能會(huì)為了數(shù)組的對(duì)齊，會(huì)在末端加入填充，以下是32位系統(tǒng)下各個(gè)類(lèi)型的大小（單位：字節(jié)）：
int：4字節(jié)；float：4字節(jié)；double：8字節(jié)；bool：1字節(jié)；char：1字節(jié)；short：2字節(jié)；long：4字節(jié)或者8字節(jié)

例如下圖：

struct InefficientPacking
{
  U32   mU1;    //32位
  F32   mF2;    //32位
  U8    mB3;    //8位
  I32   mI4;    //32位
  bool  mB5;    //8位
  char* mP6;    //32位
}；

混合數(shù)據(jù)成員大小導(dǎo)致低效的struct包裹

現(xiàn)在，我們重新考慮上圖的中struct InefficientPacking布局里的空隙。在class或struct中，當(dāng)把較小的數(shù)據(jù)類(lèi)型（如8位的bool）放置于較大類(lèi)型（如32位的float）之間，編譯器會(huì)加入填充（空隙），以保證所有成員都是正常地對(duì)齊的。當(dāng)聲明數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí)，認(rèn)真對(duì)待對(duì)齊和包裹是個(gè)好習(xí)慣。如以下代碼及圖所示，只需簡(jiǎn)單地重新排列上述例子中的成員，就能省去了一些浪費(fèi)了的填充空間。

struct MoreEfficientPacking
{
  U32   mU1;    //32位(4字節(jié)對(duì)齊)
  F32   mF2;    //32位(4字節(jié)對(duì)齊)
  I32   mI4;    //32位(4字節(jié)對(duì)齊)
  char* mP6;    //32位(4字節(jié)對(duì)齊)
  U8    mB3;    //8位(1字節(jié)對(duì)齊)
  bool  mB5;    //8位(1字節(jié)對(duì)齊)
}；

小成員組合在一起，包裹更高效

在內(nèi)存布局上，C++的類(lèi)有別于C的結(jié)構(gòu)之處有二——繼承與虛函數(shù)。
當(dāng)B類(lèi)繼承自A類(lèi)，內(nèi)存里B類(lèi)的數(shù)據(jù)成員會(huì)緊接A類(lèi)數(shù)據(jù)成員之后，如圖所示。

繼承對(duì)類(lèi)布局的影響

需要說(shuō)明的是，當(dāng)class中有虛函數(shù)的時(shí)候，或者是繼承的類(lèi)中有虛函數(shù)的時(shí)候，通常會(huì)在類(lèi)的布局最前端加入一個(gè)虛表指針，它指向名為虛函數(shù)表的一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，因?yàn)橹羔樖莍nt類(lèi)型的。

了解內(nèi)存布局的意義是，當(dāng)我們寫(xiě)類(lèi)和結(jié)構(gòu)體的時(shí)候，最優(yōu)化的處理方式是自己按照內(nèi)存布局規(guī)則把數(shù)據(jù)排列好，從而可以降低類(lèi)或者結(jié)構(gòu)體所占的大小。