在實際生產(chǎn)中蚪燕，遇到一個復(fù)雜的類奔浅，如果能看出這個類的內(nèi)存模型結(jié)構(gòu)汹桦，那么以后的操作基本就沒有難度的；所以說，學(xué)會分析一個類的內(nèi)存模型脆霎，是每一個C++程序員必須要會的知識

C++類封裝和C中的結(jié)構(gòu)體的區(qū)別

C++的類封裝是在C語言中的結(jié)構(gòu)體的基礎(chǔ)上構(gòu)建起來的狈惫，C結(jié)構(gòu)體只允許存在數(shù)據(jù)，而不會存在對數(shù)據(jù)的操作忆肾。C++語言中延承C語言中的結(jié)構(gòu)體，但增加的對數(shù)據(jù)的操作旭从，即成員函數(shù)郊酒；類是對結(jié)構(gòu)體的進一步封裝燎窘，使某些數(shù)據(jù)成員對外不可見，稱為私有成員付鹿。

類和結(jié)構(gòu)體最大的區(qū)別就是：結(jié)構(gòu)體成員均是public類型的蚜迅。

那么，類和結(jié)構(gòu)體的布局成本有沒有區(qū)別呢坐梯？對于只有數(shù)據(jù)成員的類和結(jié)構(gòu)體在內(nèi)存的布局是相同的刹帕，沒有增加成本偷溺。而members functions 雖然含在class的聲明之內(nèi)，卻不出現(xiàn)在object之中侦另。每一個non-inline member fuction 只會誕生一個函數(shù)實體尉共，調(diào)用時鏈接至函數(shù)體。至于每一個"擁有零個或一個定義"的inline function則會在其每一個調(diào)用者（模塊）身上產(chǎn)生一個函數(shù)實體樊卓。

在C++中杠河，有兩種class data members:static和nonstatic券敌，以及三種class member functions:static、nonstatic和virtual叹坦。在C++對象模型中卑雁，非靜態(tài)數(shù)據(jù)成員被配置在每一個class object之內(nèi)，靜態(tài)數(shù)據(jù)成員則被存在個別的class object之外莹捡，靜態(tài)和非靜態(tài)的成員函數(shù)也被放在個別的class object之外扣甲。

c++在布局及存取時間上主要的額外負擔(dān)是由virtual引起琉挖。包括：

• virtual function 機制 用以支持一個有效率的"執(zhí)行期綁定"
• virtual base class 用以實現(xiàn)"多次出現(xiàn)在集成體系中的base class

有一個單一而被共享的實體。

無論是含有虛函數(shù)還是虛擬繼承寥茫，類都會產(chǎn)生一個虛函數(shù)表矾麻，同時每一個對象都會含有一個Vptr指針指向虛擬函數(shù)表射富。

虛擬函數(shù)的實現(xiàn)

1、每一個class產(chǎn)生一堆指向虛函數(shù)的指針胰耗，放在表格之中柴灯，這個表格被稱為virtual table(vtbl)；

2羊始、每一個class object被安插一個指針查描，指向相關(guān)的virtual table。這個指針通常被稱為vptr匀油。vptr的設(shè)定和重置都由每一個類的構(gòu)造函數(shù)敌蚜、析構(gòu)函數(shù)和賦值操作符重載函數(shù)自動完成且一旦完成初始化不能修改。每一個類所關(guān)聯(lián)的type_info object（主要用于RTTI）也經(jīng)由virtual table被指出來齐媒，通常放在表格的第一個slot纷跛。

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<strong>多重繼承模型：</strong>

C++最初采用的繼承模型時間基類對象中的數(shù)據(jù)成員直接存放在繼承類對象內(nèi)存中忽舟，包括基類對象的虛函數(shù)表和虛指針（貌似現(xiàn)在也是這樣的模型），這樣就可以對基類成員進行最有效率的存取刁品，然而缺點是如果基類成員有任何的修改將會導(dǎo)致基類對象和繼承類對象的重新編譯浩姥。

有人提出一種間接存取模型：在繼承類對象中放置一指針Bptr勒叠，該指針指向繼承類的基類表，類似與虛函數(shù)表拌汇，基類表中每一項都指向繼承類對象的基類對象弊决。這樣的好處是，基類對象的任何改變嗎都不會影響到繼承類對象的內(nèi)存布局与倡，缺點是導(dǎo)致對基類對象成員的存取效率低纺座，隨著繼承深度的增加溉潭，間接性越強少欺，效率越低狈茉。

因此又有人提出掸掸，在繼承類對象中放置與基類相等數(shù)目的指針指向每個基類蹭秋，這樣存取時間就恒久不變了仁讨，但是這樣無疑增加了繼承類的內(nèi)存開銷。

目前使用的多重繼承模型仍為第一種盐固，繼承類對象中含有所有基類對象數(shù)據(jù)成員和虛指針丈挟，同時繼承基類的虛函數(shù)表共享為繼承類的虛函數(shù)表曙咽。

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<strong>虛擬繼承模型：</strong>

虛擬繼承保證繼承類中只含有一個基類對象，繼承類中會產(chǎn)生虛指針指向虛表中offset指向繼承類中的基類對象孝情。只有直接虛繼承的繼承類對象才會產(chǎn)生Vptr箫荡。

目前渔隶，關(guān)于虛擬繼承的繼承類的內(nèi)存布局有三種模型：

1、原始模型：在每個繼承類對象中設(shè)置指針婉弹，用以指向繼承類中的基類對象镀赌。優(yōu)點：通過指針能夠保證繼承類中只有一個基類對象际跪，可以直接存取基類對象喉钢。缺點：若繼承類有多個虛擬基類肠虽，則需要多個指針指向基類們玛追，會消耗較多的內(nèi)存痊剖。

2、有人提出像虛函數(shù)表一樣找颓，提供一個虛擬基類表virtual base class table叮贩，表中每個slot指向一個基類對象的地址益老。在繼承類對象中，設(shè)置一個虛擬基類表指針指向基類表寞焙。優(yōu)點：繼承類減少了因虛擬基類指針而產(chǎn)生的開銷互婿，且繼承類不會因為虛擬基類的增加而改變內(nèi)存模型。缺點：存取基類對象數(shù)據(jù)成員會導(dǎo)致效率低下呛牲。

3驮配、現(xiàn)在最常用的模型：擴充原Virtual table壮锻，在虛表負offset位置指向虛基類對象，因此灰殴，只要是虛繼承就會產(chǎn)生虛指針和虛表牺陶。

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虛擬多繼承，采用“鉆石”繼承結(jié)構(gòu)皱炉，其每個類的內(nèi)存分布如下圖：其中虛指針的位置可以在頂部或尾部。

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上述內(nèi)容是類對象內(nèi)存模型的介紹：

（1）無虛函數(shù)和虛繼承：nostatic數(shù)據(jù)成員存放在對象中狮鸭，static數(shù)據(jù)成員存放在對象外屬于整個類合搅。nostatic和static函數(shù)成員均放在對象外。

（2）有虛函數(shù)和虛繼承：virtual函數(shù)放在虛函數(shù)表中歧蕉，通過虛指針進行查找調(diào)用历筝。基類對象數(shù)據(jù)成員和虛指針均存放在繼承類的對象中廊谓。

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