[C++对象模型][6]sizeof与对象内存布局

有了前面几节的铺垫,本节开始摸索C++的对象的内存布局,平台为windows32位+VS2008。

一 内置类型的size

内置类型,直接上代码,帮助大家加深记忆:

Code
void TestBasicSizeOf()
{
    cout
<< __FUNCTION__ << endl;

    cout
<< "  sizeof(char)= " << sizeof ( char ) << endl;
    cout
<< "  sizeof(int)= " << sizeof ( int ) << endl;
    cout
<< "  sizeof(float)= " << sizeof ( float ) << endl;
    cout
<< "  sizeof(double)= " << sizeof ( double ) << endl;

    cout
<< "  sizeof('$')=" << sizeof ( '$' ) << endl;
    cout
<< "  sizeof(1)= " << sizeof ( 1 ) << endl;
    cout
<< "  sizeof(1.5f)= " << sizeof ( 1.5f ) << endl;
    cout
<< "  sizeof(1.5)= " << sizeof ( 1.5 ) << endl;

    cout
<< "  sizeof(Good!)= " << sizeof ( "Good!" ) << endl ;

   
char  str[] = "CharArray!";
   
int  a[10]; 
   
double  xy[10];
    cout
<< "  char str[] = \"CharArray!\"," << " sizeof(str)= " << sizeof (str) << endl;
    cout
<< "  int a[10]," << " sizeof(a)= " << sizeof (a) << endl;
    cout
<< "  double xy[10]," << " sizeof(xy)= " <<   sizeof (xy) << endl;

    cout
<< "  sizeof(void*)= " << sizeof(void*) << endl;
}


运行结果如下:


二 struct/class的大小

在C++中我们知道struct和class的唯一区别就是默认的访问级别不同,struct默认为public,而class的默认为private。所以考虑对象的大小,我们均以struct为例。对于struct的大小对于初学者来说还确实是个难回答的问题,我们就通过下面的一个struct定义加逐步的变化来引出相关的知识。

代码如下:

Code
struct st1
{
    
short number;
    
float math_grade;
    
float Chinese_grade;
    
float sum_grade;
    
char  level;
}; //20

struct st2
{
    
char  level;
    
short number;
    
float math_grade;
    
float Chinese_grade;
    
float sum_grade;
};//16

#pragma pack(1)
struct st3
{
    
char  level;
    
short number;
    
float math_grade;
    
float Chinese_grade;
    
float sum_grade;
}; //15
#pragma pack() 

void TestStructSizeOf()
{
    cout 
<< __FUNCTION__ << endl;

    cout 
<< "  sizeof(st1)= " << sizeof (st1) << endl;
    cout 
<< "  offsetof(st1,number) " << offsetof(st1,number) << endl;
    cout 
<< "  offsetof(st1,math_grade) " << offsetof(st1,math_grade) << endl;
    cout 
<< "  offsetof(st1,Chinese_grade) " << offsetof(st1,Chinese_grade) << endl;
    cout 
<< "  offsetof(st1,sum_grade) " << offsetof(st1,sum_grade) << endl;
    cout 
<< "  offsetof(st1,level) " << offsetof(st1,level) << endl;

    cout 
<< "  sizeof(st2)= " << sizeof (st2) << endl;
    cout 
<< "  offsetof(st2,level) " << offsetof(st2,level) << endl;
    cout 
<< "  offsetof(st2,number) " << offsetof(st2,number) << endl;
    cout 
<< "  offsetof(st2,math_grade) " << offsetof(st2,math_grade) << endl;
    cout 
<< "  offsetof(st2,Chinese_grade) " << offsetof(st2,Chinese_grade) << endl;
    cout 
<< "  offsetof(st2,sum_grade) " << offsetof(st2,sum_grade) << endl;


    cout 
<< "  sizeof(st3)= " << sizeof (st3) << endl;
    cout 
<< "  offsetof(st3,level) " << offsetof(st3,level) << endl;
    cout 
<< "  offsetof(st3,number) " << offsetof(st3,number) << endl;
    cout 
<< "  offsetof(st3,math_grade) " << offsetof(st3,math_grade) << endl;
    cout 
<< "  offsetof(st3,Chinese_grade) " << offsetof(st3,Chinese_grade) << endl;
    cout 
<< "  offsetof(st3,sum_grade) " << offsetof(st3,sum_grade) << endl;
}

 

运行结果如下;

基于上面的对struct的测试,我们是不是有些惊呆哦,对于C++的初学者更是情不自禁的说:“我靠!原来顺序不同所占空间都不同啊,还有那个pack是啥东东啊?”,其实这里蕴含了一个内存对齐的问题,在计算机的底层进行内存的读写的时候,如果内存对齐的话可以提高读写效率,下面是VC的默认规则:

1) 结构体变量的首地址能够被其最宽基本类型成员的大小所整除;
2) 结构体每个成员相对于结构体首地址的偏移量(offset)都是成员大小的整数倍, 如有需要编译器会在成员之间加上填充字节(internal adding);
3) 结构体的总大小为结构体最宽基本类型成员大小的整数倍,如有需要编译器会在最末一个成员之后加上填充字节(trailing padding)。

当然VC提供了工程选项/Zp[1|2|4|8|16]可以修改对齐方式,当然我们也可以在代码中对部分类型实行特殊的内存对齐方式,修改方式为#pragma pack( n ),n为字节对齐
数,其取值为1、2、4、8、16,默认是8,取消修改用#pragma pack(),如果结构体某成员的sizeof大于你设置的,则按你的设置来对齐

三 struct的嵌套

1)实例:

Code
struct A
{
    
int i;
    
char c;
    
double d;
    
short s;
}; 
// 24

struct B
{
    
char cc;
    A a;
    
int ii;
}; 
// 40

 

布局:(使用VS的未发布的编译选项/d1 reportAllClassLayout 或 /d1 reportSingleClassLayout)

 

2)实例:

Code
#pragma pack(4)
struct A2
{
    
int i;
    
char c;
    
double d;
    
short s;
}; 
// 20
#pragma pack()

struct B2
{
    
char cc;
    A2 a;
    
int ii;
}; 
// 28

 

布局:(使用VS的未发布的编译选项/d1 reportAllClassLayout 或 /d1 reportSingleClassLayout)

总结:

  由于结构体的成员可以是复合类型,比如另外一个结构体,所以在寻找最宽基本类型成员时,应当包括复合类型成员的子成员,而不是把复合成员看成是一个整体。但在确定复合类型成员的偏移位置时则是将复合类型作为整体看待。

四 空struct/class和const,static成员

实例:

Code
struct empty{}; // 1
struct constAndStatic
{
    
const int i;
    
static char c;
    
const double d;
    
static void TestStatic(){}
    
void TestNoStatic(){}
}; 
// 16

 

布局:(使用VS的未发布的编译选项/d1 reportAllClassLayout 或 /d1 reportSingleClassLayout)

上面的实例中empty的大小为1,而constAndStatic的大小为16。

总结:

因为static成员和函数其实是类层次的,不在对象中分配空间,而成员函数其实是被编译为全局函数了,所以也不在对象中。

五 本节完,下次探讨虚函数对内存布局的影响!

posted @ 2009-02-25 21:12  iTech  阅读(...)  评论(...编辑  收藏