C++对象内存布局

Question

我正在尝试理解C++中多重继承的对象布局。

为此，我有两个超类A、B和一个子类C。

当我试图进行转储时，我期望看到的是：

vfptr | A的字段 | vfptr | B的字段 | C的字段。

我得到了这个模型，但是其中有一些我不理解的零。

以下是我正在尝试的代码：

    #include <iostream>

    using namespace std;

    class A{
       public:
       int a;
       A(){ a = 5; }
       virtual void foo(){ }
    }; 

    class B{
       public:
       int b;    
       B(){ b = 10; }
       virtual void foo2(){ }
    };

    class C : public A, public B{
       public:
       int c;    
       C(){ c = 15; a = 20;}
       virtual void foo2(){ cout << "Heeello!\n";}
    };

   int main()
  {
    C c;
    int *ptr;

ptr = (int *)&c;
cout << *ptr << endl;
ptr++;
cout << *ptr << endl;
ptr++;
cout << *ptr << endl;
ptr++;
cout << *ptr << endl;
ptr++;
cout << *ptr << endl;
ptr++;
cout << *ptr << endl;
ptr++;
cout << *ptr << endl;
ptr++;
cout << *ptr << endl;
ptr++;
cout << *ptr << endl;

       return 0;
   }

这是我得到的输出结果：

4198384     //vfptr
0
20          // value of a
0
4198416     //vfptr
0
10          // value of b
15          // value of c

在这些零之间的意义是什么？ 提前感谢！

- ginou

---

C++ 中并不存在所谓的“对象布局”。实际上，存在的是“你的编译器在本周在你的平台上生成的对象布局”。 - n. m.

什么是中间的零的意思？提前感谢！对齐填充。这取决于编译器！ - πάντα ῥεῖ

@n.m. 如果你想要至少一些最小的编译器交互，那么它最好是与上周和下周在此平台上生成的相同布局。如果您希望不同的编译器为此平台生成相同的布局，则最好是相同的布局。 - David Rodríguez - dribeas

这取决于架构和平台，你应该将它们添加到问题中。例如，在英特尔的Windows/64和Linux/32上的布局将会非常不同，并且很可能与Solaris上的sparc/64也不同... - David Rodríguez - dribeas

@DavidRodríguez-dribeas 那确实会非常好，但是并没有任何这样的保证。 - n. m.

Answer 1

这在很大程度上取决于架构和编译器... 对您而言，指针的大小可能不等于int的大小... 您使用的是哪种架构/编译器？

- Ferenc Deak

Answer 2

如果您正在使用64位系统，则：

• 第一个零是第一个vfptr的4个最高有效字节。

• 第二个零是填充，以使第二个vfptr对齐到8字节地址。

• 第三个零是第二个vfptr的4个最高有效字节。

您可以检查sizeof(void*) == 8来断言。

- barak manos

---

没错，我刚刚检查过了。非常感谢！ - ginou

Answer 3

那取决于你的编译器。使用clang-500，我得到如下结果：

191787296
1
20
0
191787328
1
10
15
1785512560

我确信GDB也有类似的方法，但这是我使用LLDB在类对象地址处转储指针大小的字词得到的结果：

0x7fff5fbff9d0: 0x0000000100002120 vtable for C + 16
0x7fff5fbff9d8: 0x0000000000000014
0x7fff5fbff9e0: 0x0000000100002140 vtable for C + 48
0x7fff5fbff9e8: 0x0000000f0000000a

这种布局看起来很合理，对吧？就像你期望的那样。但是在程序中它显示不够清晰，因为你正在转储 int 大小的字。在 64 位系统上，sizeof(int)==4 但 sizeof(void*)==8。所以，你会看到指针被分成 (int,int) 对。在 Linux 上，你的指针没有任何比低 32 位更高的位设置，而在 OSX 上我的指针确实有 - 这就是 0 和 1 不同的原因。

- Enrico Granata

---

编译器：g++（Ubuntu/Linaro 4.6.3-1ubuntu5）4.6.3。所以我理解0被用作一种分隔符？ - ginou

@Griwes：你在使用LLVM svn还是发布的clang？ - Enrico Granata

Answer 4

如果您使用MVSC，则可以使用-d1reportAllClassLayout命令将解决方案中所有类的内存布局全部转储出来，方法如下：

cl -d1reportAllClassLayout main.cpp 希望对您有所帮助。

- HappyTran

Answer 5

不知道您使用的平台和编译器是什么，很难判断，但这可能是一个对齐问题。实际上，编译器可能会尝试将类数据沿着8字节边界对齐，用零进行填充。

没有上述细节，这只是一种猜测。

- Tony the Pony

Answer 6

这完全取决于你的编译器、系统和位数。

虚函数表指针的大小将与指针大小相同。这取决于您将文件编译为32位还是64位。指针也将在其大小的多个地址上对齐（就像任何类型通常会这样做一样）。这可能是您在 20 后看到0填充的原因。

整数将具有特定系统上整数的大小。这通常始终为32位。请注意，如果在您的计算机上不是这种情况，则会得到意外的结果，因为您正在使用指针算术将ptr增加sizeof(int)。

- typ1232