c++對象模型

首先看這樣一個類

class Test{

};

TestSize.png

• 在c++中，對于一個空類，c++不允許什么都不存在，會有一個字節(jié)的占位空間。

如果類中有成員變量

class Test{
    char a[2];
};

TestSizeChar.png

• 現(xiàn)在看似很正常

如果類中有函數(shù)

class Test{
    public:
        void fun()
        {
            
        }
};

TestSize.png

如果類中有虛函數(shù)

class Test{
    public:
        virtual void fun()
        {

        }
};

TestSizeVirtual.png

• 此時，c++會在類的中產(chǎn)生一個指針，這是一個函數(shù)指針，指向虛函數(shù)--虛表，因為虛函數(shù)要實現(xiàn)一種動態(tài)綁定，而其他函數(shù)不需要，所以，有虛函數(shù)存在的時候，類的對象中會有一個指針來指向所有虛函數(shù)。

如果類中有虛函數(shù)和成員變量

class Test{
    public:
        char a[2];
        virtual void fun(){}
};

TestSizeVirtualChar.png

• 按理說sizeof(Test)應(yīng)該是2+8=10，但是卻是16，這是因為，此時會發(fā)生內(nèi)存對齊，為了效率，會讓內(nèi)存的大小按照最大的字段的整數(shù)倍進(jìn)行對齊。

驗證虛表

class TestModel{
    public:
        virtual void test(){
            cout<<"this="<<this<<endl;
            cout<<"test"<<endl;
            my();
        }
        virtual void test1(){
            cout<<"this="<<this<<endl;
            cout<<"test1"<<endl;
            myTest();
            
        }
        TestModel(){
            cout<<"構(gòu)造"<<endl;
        }
        virtual ~TestModel(){
            cout<<"析構(gòu)"<<endl;
        }
        int i;
    private:
        void myTest(){
            cout<<"myTest"<<endl;
        } 
        void my(){
            cout<<"my"<<i<<endl;
        }
};

對于上面這樣一個類，他的內(nèi)存分布情況如下

+---------+
| other   |---> 其他字段
|---------|
| vptr    |---> 虛表 ------->       
+---------+                 +-----------------------------+
                           0|  test(TestModel* this)      |
                            |-----------------------------|
                           1|  test1(TestModel* this)     |
                            |-----------------------------|
                           2|  ~TestModel(TestModel* this)|
                            +-----------------------------+

測試代碼

#include <iostream>
#include <stdio.h>

using namespace std;

class TestModel{
    public:
        virtual void test(){
            cout<<"this="<<this<<endl;
            cout<<"test"<<endl;
            my();
        }
        virtual void test1(){
            cout<<"this="<<this<<endl;
            cout<<"test1"<<endl;
            myTest();
            
        }
        TestModel(){
            cout<<"構(gòu)造"<<endl;
        }
        virtual ~TestModel(){
            cout<<"析構(gòu)"<<endl;
        }
        int i;
    private:
        void myTest(){
            cout<<"myTest"<<endl;
        } 
        void my(){
            cout<<"my"<<i<<endl;
        }
};
typedef void (*Fun)(void* self);
void fun(){
    cout<<"fun"<<endl;
}

int main(int argc, char const *argv[])
{
    
    TestModel a;
    TestModel b;
    a.i=0;
    b.i=1;
    int64_t* pa = (int64_t*)&a;
    int64_t* pb = (int64_t*)&b;
    void* p1;
    printf("指針大小%d\n",sizeof(void*));
    printf("a的地址%p\n",pa);
    printf("a的虛表地址%p\n",*pa);
    printf("b的地址%p\n",pb);
    printf("b的虛表地址%p\n",*pa);

    Fun funp;
    funp = (Fun)(*((int64_t*)(*(pa))));
    funp(pa);
    funp = (Fun)(*((int64_t*)(*(pa))+1));
    funp(NULL);
    funp = (Fun)(*((int64_t*)(*(pa))+2));
    funp(pa);
    
    return 0;
}

TestSizeMain.png

+---------+
| vptr    |---> 虛表 ------->                              <---*pa==*pb
|---------|                  +-----------------------------+
| other   |                 0|  test(TestModel* this)      | *((int64_t*)(*(pa)))
+---------+                  |-----------------------------|
                            1|  test1(TestModel* this)     | *((int64_t*)(*(pa))+1)
                             |-----------------------------|
                            2|  ~TestModel(TestModel* this)| *((int64_t*)(*(pa))+2)
                             +-----------------------------+

• 測試代碼中，用一個函數(shù)指針指向虛表的各個函數(shù)，就能調(diào)用到對應(yīng)的函數(shù)，說明正確的找到了函數(shù)
• 并且通過傳入的函數(shù)的指針值不同，調(diào)用的函數(shù)中打印出來的i不同，可以說明this指針是在函數(shù)調(diào)用的時候通過參數(shù)傳入的