Question

这是一个简单的C ++类：

class A
{
public:
    explicit A() : m_a(0) { }
    explicit A(int a) m_a(a) { }
    int getA() const { return m_a; }
    void setA(int a) { m_a = a; }

private:
    int m_a;
}

这是我目前所知道的：

当您声明类实例的对象时，将为该对象分配内存。分配的内存相当于其成员的内存总结。所以在我的案例中sizeof(A) = sizeof(int) = sizeof(m_a)
A类的所有成员函数都存储在内存中，而A类的所有实例都使用相同的成员函数。

这是我不知道：

成员函数存储在哪里以及它们实际存储的方式？让我们说例如int存储在4个字节上;我可以想象RAM内存布局有4个连续的单元格，每个单元格存储一部分int。我怎么能想象一个函数的这个布局？（这听起来很傻，但我想函数必须在内存中占有一席之地，因为你可以指向它们的指针）。还存储了功能指令的方式和位置？我的第一个看法是函数和函数指令存储在程序可执行文件（及其动态或静态库）中，但如果这是真的，那么在创建函数指针时会发生什么？ AFAIK函数指针指向RAM内存中的位置，它们是否可以指向程序二进制文件中的位置？如果是的话，这是如何工作的？

任何人都可以向我解释这是如何运作的，并指出我所知道的是对还是错？

Answer 1

首先，您需要了解linker的作用以及executables的内容（通常在virtual memory中执行）和address spaces＆amp; processes。在Linux上，阅读ELF和execve(2)系统调用。另请阅读Levine的Linkers & Loaders书和Operating Systems: Three Easy Pieces。

成员函数可以是虚函数或普通函数。

普通（非virtual）成员函数就像一个C函数（除了它有this作为隐式的，通常是第一个参数）。例如，您的getA方法实现类似于以下C函数（在对象之外，例如在二进制可执行文件的code segment中）：
```
int C$getA(A*thisptr) const { return thisptr->m_a; }
```
然后想象编译器正在将p->getA()翻译成C$getA(p)
virtual member function通常通过 vtable （virtual method table）实现。具有一些虚拟成员函数（包括析构函数）的对象通常作为其第一个（隐式）成员字段指向这样的表（由编译器在别处生成）。您的class A没有任何虚拟方法，但想象一下，如果它有一个额外的virtual void print(std::ostream&);方法，那么您的class A将具有与
相同的布局
```
struct A$ {
   struct A$virtualmethodtable* _vptr;
   int m_a;
};
```
，虚拟表可能是
```
struct A$virtualmethodtable {
  void (*print$fun) (struct A$*, std::ostream*);
};
```
（所以添加其他虚拟功能意味着只需在 vtable 中添加插槽）; 然后像p->print(std::cout);这样的电话会被翻译成几乎像 p->_vptr.print$fun(p,&std::cout); ...此外，编译器会生成各种虚方法表（每个类一个）作为常量表。

^{注意：对于多重或虚拟继承，事情会更复杂。}

在这两种情况下，成员函数都不会占用对象中的任何额外空间。如果它是非虚拟的，它只是一个普通函数（在代码段中）。如果是虚拟的，则它在虚拟方法表中共享一个插槽。

NB。如果您使用最近的GCC（即使用g++）进行编译，则可以通过它，例如-fdump-tree-all标志：它将生成数百个转储文件，部分显示转储的文本形式 - 编译器的一些内部表示，您可以使用寻呼机（例如less）或文本编辑器进行检查。您也可以使用MELT或查看使用g++ -S -fverbose-asm -O1 ....

生成的汇编代码

Answer 2

所有本地非静态变量和非虚函数都保存在代码/文本段中。

所有静态变量和全局变量都保存在静态数据段中。

具有虚拟功能的类或从具有虚拟功能的类继承的类将由编译器插入vptr指针。 Vptr指向具有功能插槽数量的虚拟功能表。每个插槽包含存储在代码段中的功能地址。

Answer 3

要理解这一点，您需要了解程序的内存布局。代码将由对象共享。并且所有对象都有自己的数据副本。

类成员和成员函数的内存位置

3 个答案: