C++中對象是如何存儲在內存中的？

Question

C++中對象是如何存儲在內存中的？

對於常規課程，例如

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

使用Object的指針作為數組可以如下訪問i1？

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

關於 SO 的其他問題似乎表明將結構轉換為指針將指向 POD 類型的第一個成員。 如果有構造函數的類，這有什么不同？ 非 POD 類型又有什么不同？

編輯：

因此，在內存中，上面的類會像下面這樣排列嗎？

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

Answer 1

差不多。 您強制轉換為 Object*，而忽略了獲取地址。 讓我們重新提問如下：

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

你必須非常小心這樣的假設。 當您定義了結構時，這在您可能遇到的任何編譯器中都應該是正確的。 但是，正如其他人所說，對象的各種其他屬性（您可能在示例中省略了這些屬性）將使其成為非 POD，並且可能（可能以依賴於編譯器的方式）使上述陳述不成立。

請注意，如果您詢問 i3，我不會很快告訴您它會起作用——在這種情況下，即使對於普通的 POD，對齊或字節順序也很容易把您搞砸。

無論如何，如果可能的話，你應該避免這種事情。 即使它現在工作正常，如果你（或其他任何不明白你在做這個技巧的人）改變了結構順序或添加了新的字段，這個技巧在你使用過的所有地方都會失敗，這可能很難找到。

對您的編輯的回答：如果這是您的整個類定義，並且您正在使用具有默認選項的主流編譯器之一，並在 x86 處理器上運行，那么是的，您可能已經猜到了正確的內存布局。 但是編譯器的選擇、編譯器選項和不同的 CPU 架構很容易使您的假設無效。

Answer 2

沒有虛擬成員和繼承的類就像結構一樣在內存中布局。 但是，當您開始獲得繼承級別時，事情會變得棘手，並且很難弄清楚事物在內存中的順序（尤其是多重繼承）。

當您有虛擬成員時，它們在內存中有一個“vtable”，其中包含指向基於類的繼承層次結構創建的實際函數的指針。

底線是：如果可以避免的話，根本不要以這種方式訪問​​類（也不要對它們進行 memset 或 memcpy）。 如果您必須這樣做（為什么？），那么請注意您確切地知道您的類對象將如何在內存中，並小心避免繼承。

Answer 3

不同之處在於此技巧僅對 POD 類型有效。 這就是它的全部內容。 該標准指定此轉換對 POD 類型有效，但不保證非 POD 類型會發生什么。

Answer 4

這實際上取決於編譯器，或者更確切地說，由編譯器來確定內存布局。

例如，可以混合使用公共、私有和受保護的成員變量，以便每個訪問類型都是連續的。 或者，派生類的成員變量可能與超類中未使用的空間交錯。

虛擬繼承的情況變得更糟，虛擬繼承的基類可以放置在為該特定實例分配的內存中的任何位置。

POD 不同，因為它需要與 C 兼容。

Answer 5

通常重要的不是類是否有構造函數：重要的是類是否有任何虛方法。 有關詳細信息，請谷歌搜索“vtable”和“vptr”。