Question

当一个类在堆上实例化时。是否所有成员变量也分配在堆上或其他地方。那么在堆上显式分配成员变量有什么好处吗？

struct abc {
std::vector<int> vec;
}


int main() {
abc* ptr = new abc(); //the "class" is on the heap but where is vec?
ptr->vec.push_back(42); //where will the 42 be stored?
return 0;
}

这会有什么不同

struct abc {
std::vector<int>* vec_ptr;
abc() { vec_ptr = nev std::vector<int>(); }

int main() {
abc* ptr = new abc();
ptr->vec->push_back(42);
}

Answer 1

非静态数据成员存储在它们所属的对象（类实例）中。

如果您将对象创建为具有自动存储持续时间的本地对象，则其成员为在里面。如果动态分配对象，它们就在其中。如果使用一些完全不同的分配方案分配对象，则其成员仍将位于其中的任何位置。对象的成员是该对象的部分。

请注意，此处的vector实例位于您的结构中，但vector本身为您推送到其中的项目管理自己的动态存储空间。因此，abc实例在通常的免费商店中动态分配，其中包含vector成员，42位于由vector实例管理的单独动态分配中。

例如，说vector是这样实现的：

template <typename T, typename Allocator = std::allocator<T>>
class vector {
    T *data_ = nullptr;
    size_t capacity_ = 0;
    size_t used_ = 0;
    // ...
};

然后capacity_和used_都是矢量对象的一部分。 data_ 指针也是对象的一部分，但由向量管理的内存（指向由data_）不是。

关于术语的说明：

具有自动存储持续时间最初是在堆栈上。正如Loki指出的那样（和我mentioned myself elsewhere），自动本地存储通常使用调用堆栈实现，但它是一个实现细节。
动态最初是在堆上 - 同样的异议适用。
当我说通常的免费商店时，我只是指由::operator new 管理的资源。那里可能有任何东西，这是另一个实现细节。

Answer 2

您的问题可以简化。考虑：

int main()
{
  std::vector<int> v;
  v.push_back(42);
}

“42存储在哪里？”

在此示例中，v是一个自动变量，因此它存储在本地作用域的存储（通常是堆栈）中。但请注意v具有固定的小尺寸 - 它只是处理程序对象。包含元素的实际内存由向量的内部逻辑单独分配，使用指定的分配器（在本例中为std::allocator），后者从免费存储中获取所有内存。

类的所有（非静态）数据成员构成该类的数据类型的一部分并占用空间 - 这基本上与哑C struct相同。但是，大多数C ++库类的神奇之处在于它们的数据成员只是微小的指针，并且所有有效负载数据都是单独分配的，并由类的内部逻辑进行管理。

因此，当你创建一个包含大量矢量成员的类时，类本身仍然不会很大。该类的任何实例都将在任何地方（无论是自动，动态，静态）完整地分配，但要注意每个成员对象将单独请求额外的单独内存来完成其工作。

Answer 3

将new ed对象视为连续分配。创建abc的新实例会创建最小大小为sizeof(abc)的分配。

当您通过new创建时，系统不会单独分配该类的成员。举例说明：new不会为每个成员，子成员调用new。因此，数据成员存储在由new创建的连续分配中，这是一个单独的分配。

在vector的情况下，向量内部对其元素使用动态分配 - 这是使用单独的分配完成的。这个分配是在vector的实现中完成的。

因此成员确实驻留在堆上，但它们作为abc实例的一部分存在，并且该实例使用一个分配，不包括数据成员创建的任何分配。

那么在堆上显式分配成员变量有什么好处吗？

是肯定的。您可能选择这样做的原因有很多。考虑问题的背景：你应该赞成将你的成员声明为值，直到有充分理由不（details here）。当你需要将你的成员声明为堆分配时，总是使用适当的容器（例如自动指针，共享指针），因为这样可以节省大量的精力，时间和复杂性。

堆上的类的成员变量存储在哪里？

3 个答案:

关于术语的说明：