在 C++ 中，对象是如何存储在内存中的？答案

【问题标题】：How are objects stored in memory in C++?在 C++ 中，对象是如何存储在内存中的？
【发布时间】：2010-09-29 03:21:19
【问题描述】：

C++中对象是如何存储在内存中的？

对于普通类如

class Object
    {
public:
    int i1;
    int i2;
    char i3;
    int i4;
private:
    };

使用Object的指针作为数组可以访问i1如下？

((Object*)&myObject)[0] === i1?

关于 SO 的其他问题似乎表明将结构转换为指针将指向 POD 类型的第一个成员。如果有构造函数的类，这有什么不同？另外对于非 POD 类型有什么不同？

编辑：

因此，在内存中，上面的类会像下面这样排列吗？

[i1 - 4bytes][i2 - 4bytes][i3 - 1byte][padding - 3bytes][i4 - 4bytes]

【问题讨论】：

【解决方案1】：

没有虚拟成员和没有继承的类就像结构一样在内存中布局。但是，当您开始获取继承级别时，事情可能会变得棘手，并且可能很难弄清楚内存中事物的顺序（尤其是多重继承）。

当您拥有虚拟成员时，它们在内存中有一个“vtable”，其中包含指向基于类的继承层次结构创建的实际函数的指针。

底线是：如果可以避免，就不要以这种方式访问类（也不要 memset 或 memcpy）。如果您必须这样做（为什么？），那么请注意您确切地知道您的类对象将如何在内存中，并小心避免继承。

【讨论】：

除了没有虚拟成员和继承之外，POD 类也必须没有非公共数据成员，并且没有用户定义的构造函数或析构函数。它们还必须没有非 POD 数据成员。 class 和 struct 之间的区别无关紧要：重要的是 POD 还是非 POD。
... 在实践中，有各种非 POD 类，大多数编译器确实将它们布置为 POD。除了特定编译器的文档中做出的保证之外，依赖它是不明智的。
您确定 POD 类不能使用继承吗？如果它们只继承自 POD 类型怎么办？

【解决方案2】：

不同之处在于这个技巧只对 POD 类型有效。这就是它的全部。标准规定这种转换对 POD 类型有效，但不保证非 POD 类型会发生什么。

【讨论】：

【解决方案3】：

通常重要的不是类是否有构造函数：重要的是类是否有虚方法。有关详细信息，请在 google 中查找“vtable”和“vptr”。

【讨论】：

【解决方案4】：

几乎。您投射到一个对象*，而忽略了一个地址。让我们重新问如下：

((int*)&myObject)[0] == i1

你必须非常小心这样的假设。当您定义了结构时，这在您可能遇到的任何编译器中都应该是正确的。但是，正如其他人所说，对象的各种其他属性（您可能在示例中省略了）将使其成为非 POD，并且可能（可能以依赖于编译器的方式）使上述陈述不正确。

请注意，如果您询问 i3，我不会这么快告诉您它会起作用 - 在这种情况下，即使是普通 POD，对齐或字节序也很容易搞砸您。

无论如何，如果可能的话，你应该避免这种事情。即使它现在可以正常工作，如果您（或其他任何不了解您正在使用此技巧的人）曾经更改结构顺序或添加新字段，此技巧在您使用过的所有地方都会失败，这可能很难找到。

回答您的编辑：如果这是您的整个类定义，并且您正在使用具有默认选项的主流编译器之一，并且在 x86 处理器上运行，那么是的，您可能已经猜到了正确的内存布局。但是编译器、编译器选项和不同 CPU 架构的选择很容易使您的假设无效。

【讨论】：

【解决方案5】：

这实际上取决于编译器，或者更确切地说，由编译器决定内存布局。

例如，可以对公共、私有和受保护的成员变量进行混合布局，以使每种访问类型都是连续的。或者，派生类的成员变量可以与超类中未使用的空间交错。

虚拟继承会使情况变得更糟，虚拟继承的基类可以布置在为该特定实例分配的内存中任何地方。

POD 不同，因为它需要与 C 兼容。

【讨论】：