转自 http://blog.csdn.net/link_/article/details/7328740

以下的讨论都是在不用#pragma pack( num )下的结果࿰c;num表示以多少个字节对齐。

初学者在学习面向对象的程序设计语言时࿰c;或多或少的都些疑问࿰c;我们写的代码与最终生编译成的代码却　大相径庭࿰c;我们并不知道class="tags" href="/tags/BianYiQi.html" title=编译器>编译器在后台做了什么工作．这些都是由于我们仅停留在语言层的原因࿰c;所谓语言层就是教会我们一些基本的语法法则࿰c;但不会告诉我们为什么这么做？今天和大家谈的一点感悟就是我在学习编程过程中的一点经验࿰c;是class="tags" href="/tags/BianYiQi.html" title=编译器>编译器这方面的一个具体功能．

首先：我们要知道什么是类的实例化࿰c;所谓类的实例化就是在内存中分配一块地址．

那我们先看看一个例子：

#include<iostream.h>

class="tags" href="/tags/CLASS.html" title=class>class a {};
class="tags" href="/tags/CLASS.html" title=class>class b{};
class="tags" href="/tags/CLASS.html" title=class>class c:public a{
virtual void fun()=0;
};
class="tags" href="/tags/CLASS.html" title=class>class d:public b,public c{};
int main()
{
cout<<"sizeof(a)"<<sizeof(a)<<endl;
cout<<"sizeof(b)"<<sizeof(b)<<endl;
cout<<"sizeof(c)"<<sizeof(c)<<endl;
cout<<"sizeof(d)"<<sizeof(d)<<endl;
return 0;}

程序执行的输出结果为：

sizeof(a) =1

sizeof(b)=1

sizeof(c)=4

sizeof(d)=8 

上面是在VC++6.0编译的结果࿰c;但是在Dev-C++和Code::Blocks下得出的结果是 sizeof( d ) = 4

为什么会出现这种结果呢？初学者肯定会很烦恼是吗？类a࿰c;b明明是空类࿰c;它的大小应该为为０࿰c;为什么　class="tags" href="/tags/BianYiQi.html" title=编译器>编译器输出的结果为１呢？这就是我们刚才所说的实例化的原因（空类同样可以被实例化）࿰c;每个实例在内存中都有一个独一无二的地址࿰c;为了达到这个目的࿰c;class="tags" href="/tags/BianYiQi.html" title=编译器>编译器往往会给一个空类隐含的加一个字节࿰c;这样空类在实例化后在内存得到了独一无二的地址．所以a࿰c;b的大小为１．

而类c是由类a派生而来࿰c;它里面有一个纯虚函数࿰c;由于有虚函数的原因࿰c;有一个指向虚函数的指针（vptr）࿰c;在３２位的系统分配给指针的大小为４个字节࿰c;所以最后得到c类的大小为４．

类d的大小更让初学者疑惑吧࿰c;类d是由类b࿰c;c派生迩来的࿰c;它的大小应该为二者之和５࿰c;为什么却是８　　呢？这是因为为了提高实例在内存中的存取效率．类的大小往往被调整到系统的整数倍．并采取就近的法则࿰c;里哪个最近的倍数࿰c;就是该类的大小࿰c;所以类d的大小为８个字节．

当然在不同的class="tags" href="/tags/BianYiQi.html" title=编译器>编译器上得到的结果可能不同࿰c;但是这个实验告诉我们初学者࿰c;不管类是否为空类࿰c;均可被实例化（空类也可被实例化）࿰c;每个被实例都有一个独一无二的地址．

我所用的class="tags" href="/tags/BianYiQi.html" title=编译器>编译器为vc++ 6.0．

下面我们再看一个例子．

#include<iostream.h>
class="tags" href="/tags/CLASS.html" title=class>class a{
pivate:
int data;
};

class="tags" href="/tags/CLASS.html" title=class>class b{
private:
     int data;
static int data1;
};
int b::data1=0;
void mian(){
cout<<"sizeof(a)="<<sizeof(a)<<endl;
cout<<"sizeof(b)="<<sizeof(b)<<endl;
}

执行结果为：

sizeof(a)=4;

sizeof(b)=4;

为什么类b多了一个数据成员࿰c;却大小和类a的大小相同呢？因为：类b的静态数据成员被class="tags" href="/tags/BianYiQi.html" title=编译器>编译器放在程序的一个global data members中࿰c;它是类的一个数据成员．但是它不影响类的大小࿰c;不管这个类实际产生　了多少实例࿰c;还是派生了多少新的类࿰c;静态成员数据在类中永远只有一个实体存在࿰c;而类的非静态数据成员只有被实例化的时候࿰c;他们才存在．但是类的静态数据成员一旦被声明࿰c;无论类是否被实例化࿰c;它都已存在．可以这么说࿰c;类的静态数据成员是一种特殊的全局变量．

所以a࿰c;b的大小相同．

下面我们看一个有构造函数࿰c;和析构函数的类的大小࿰c;它又是多大呢？

#include<iostream.h>
class="tags" href="/tags/CLASS.html" title=class>class A{
public :
A(int a){
   x=a;}
void f(int x){
   cout<<x<<endl;}
~A(){}

private:
   int x;
   int g;
   };
class="tags" href="/tags/CLASS.html" title=class>class B{
public:
private:
int data; int data2;
static int xs;
};
int B::xs=0;
void main(){
A s(10);
s.f(10);
cout<<"sozeof(a)"<<sizeof(A)<<endl;
cout<<"sizeof(b)"<<sizeof(B)<<endl;
}程序执行输出结果为：

10 ,

sizeof(a) 8

sizeof(b) 8

它们的结果均相同࿰c;可以看出类的大小与它当中的构造函数࿰c;析构函数࿰c;以及其他的成员函数无关࿰c;只与它当中的成员数据有关．

从以上的几个例子不难发现类的大小：

１．为类的非静态成员数据的类型大小之和．

２．有class="tags" href="/tags/BianYiQi.html" title=编译器>编译器额外加入的成员变量的大小࿰c;用来支持语言的某些特性（如：指向虚函数的指针）．

３．为了优化存取效率࿰c;进行的边缘调整．

４　与类中的构造函数࿰c;析构函数以及其他的成员函数无关．

color:#0000ff; font-size:14pt">虚继承之单继承的内存布局

先看一段代码
color:#0000ff">class="tags" href="/tags/CLASS.html" title=class>class A
{
      virtual aa(){};
};

color:#0000ff; font-size:14pt">class="tags" href="/tags/CLASS.html" title=class>class B : public virtual  A
color:#0000ff; font-size:14pt">{
color:#0000ff; font-size:14pt">      char j[3];                                    //加入一个变量是为了看清楚class="tags" href="/tags/CLASS.html" title=class>class中的vfptr放在什么位置
color:#0000ff; font-size:14pt">      public:
color:#0000ff; font-size:14pt">            virtual bb(){};
color:#0000ff; font-size:14pt">};
color:#0000ff; font-size:14pt">class="tags" href="/tags/CLASS.html" title=class>class C : public virtual B
color:#0000ff; font-size:14pt">{
color:#0000ff; font-size:14pt">      char i[3];
color:#0000ff; font-size:14pt">      public:
color:#0000ff; font-size:14pt">            virtual cc(){};
color:#0000ff; font-size:14pt">};

color:#000000; font-size:14pt">这次先不给结果࿰c;先分析一下࿰c;也好加强一下印象。
color:#000000; font-size:14pt">1、对于class="tags" href="/tags/CLASS.html" title=class>class A࿰c;由于只有一个虚函数࿰c;那么必须得有一个对应的虚函数表࿰c;来记录对应的函数入口地址。同时在class="tags" href="/tags/CLASS.html" title=class>class A的内存空间中之需要有个vfptr_A指向该表。sizeof（A）也很容易确定࿰c;为4。
color:#000000; font-size:14pt">2、对于class="tags" href="/tags/CLASS.html" title=class>class B࿰c;由于class="tags" href="/tags/CLASS.html" title=class>class B虚基础了class="tags" href="/tags/CLASS.html" title=class>class A࿰c;同时还拥有自己的虚函数。那么class="tags" href="/tags/CLASS.html" title=class>class B中首先拥有一个vfptr_B࿰c;指向自己的虚函数表。还有char j[3]࿰c;做一次class="tags" href="/tags/ALIGNMENT.html" title=alignment>alignment࿰c;一般大小为4。可虚继承该如何实现咧？首先要通过加入一个虚l类指针（记vbptr_B_A）来指向其父类࿰c;然后还要包含父类的所有内容。有些复杂了࿰c;不过还不难想象。sizeof（B）= 4＋4＋4＋4＝16（vfptr_B、char j[3]做class="tags" href="/tags/ALIGNMENT.html" title=alignment>alignment、vbptr_B_A和class="tags" href="/tags/CLASS.html" title=class>class A）。
color:#000000; font-size:14pt">3、在接着是class="tags" href="/tags/CLASS.html" title=class>class C了。class="tags" href="/tags/CLASS.html" title=class>class C首先也得有个vfptr_C࿰c;然后是char i[3]࿰c;然后是vbptr_C_B࿰c;然后是class="tags" href="/tags/CLASS.html" title=class>class B࿰c;所以sizeof（C）＝4＋4＋4＋16＝28（vfptr_C、char i[3]做class="tags" href="/tags/ALIGNMENT.html" title=alignment>alignment、vbptr_C_A和class="tags" href="/tags/CLASS.html" title=class>class B）。

在VC 6.0下写了个程序࿰c;把上面几个类的大小打印出来࿰c;果然结果为4、16、28。

VC中虚继承的内存布局——单继承

class="tags" href="/tags/CLASS.html" title=class>class A的情况太简单࿰c;没问题。从class="tags" href="/tags/CLASS.html" title=class>class B的内存布局图可以得出下面的结论。
1、vf_ptr B放在了类的首部࿰c;那么如果要想直接拿memcpy完成类的复制是很危险的࿰c;用struct也是不行的。

2、vbtbl_ptr_B࿰c;为什么不是先前我描述的vbptr_B_A呢？因为这个指针与我先前猜测的内容有很大区别。这个指针指向的是class="tags" href="/tags/CLASS.html" title=class>class B的虚类表。看看VB table࿰c;VB table有两项࿰c;第一项为FFFFFFFC࿰c;这一项的值可能没啥意义࿰c;可能是为了保证虚类表不为空吧。第二项为8࿰c;看起来像是class="tags" href="/tags/CLASS.html" title=class>class B中的class="tags" href="/tags/CLASS.html" title=class>class A相对该vbtbl_ptr_B的位移࿰c;也就是一个offset。类似的方法在C＋＋ Object Model（P121）有介绍࿰c;可以去看看。
class="tags" href="/tags/CLASS.html" title=class>class C的内存布局就比较复杂了࿰c;不过它的内存布局也更一步说明我对vbtbl_ptr_B中的内容࿰c;也就是虚类表的理解是正确的。不过值得关注的是class="tags" href="/tags/CLASS.html" title=class>class B中的class="tags" href="/tags/CLASS.html" title=class>class A在布局时被移到前面去了࿰c;虽然整个大小没变࿰c;但这样一来如果做这样的操作  C c; B *b;b=&c;时b的操作如何呢？此时只要从c的虚类表里获得class="tags" href="/tags/CLASS.html" title=class>class B的位置既可赋值给b。但是在构建class="tags" href="/tags/CLASS.html" title=class>class C时会复杂一些࿰c;后面的使用还是非常简单的࿰c;效率也比较高。class="tags" href="/tags/CLASS.html" title=class>class A的内存布局被前移可能是考虑倒C的虚继承顺序吧。

结论
color:#ff0000">1、VC在编译时会把vfptr放到类的头部；
2、VC采用虚表指针（vbtbl_ptr）来确定某个类所继承的虚类。
3、VC会重新调整虚继承的父类在子类中内存布局。（具体规则还不清楚）
4、VC中虚类表中的第一项是无意义的࿰c;可能是为了保证sizeof（虚类表）!=0;后面的内容为父类在子类中相对该虚类表指针的偏移量。

color:#ff0000">之前有些了解࿰c; 看完之后更清晰了࿰c; 谢谢原作者。