c++类对象数据成员和虚函数的内存布局

一直想搞清楚类对象的数据成员和虚函数的内存布局，今天刚好有时间，所以就写了个demo查看了一下具体的内存布局情况（使用的编译器为微软的）。

下面是自己demo的代码：

#include <iostream>
#include <windows.h>//#pragma pack(4)  //影响每个类对象对齐的字节数，默认对齐到8字节
class A
{
public:virtual void Test1() {};int a;
};class B
{
public:virtual void Test2() {};int b;
};class C :public A, public B {
public:virtual void Test1() override{}virtual void Test2() override{}virtual void Test3() {};int c;
};void main()
{C *pC = new C();pC->a = 1;pC->b = 2;pC->c = 3;int size = sizeof(*pC);int sizeA = sizeof(A);int sizeC = sizeof(C);A* pA = pC;B* pB = pC;int sizeA1 = sizeof(*pA);bool bRet = (pB == pC);
}

• 下面是代码执行的时候内存布局截图：

从截图可以得到以下结果：

1. 派生类对象C首先包含了基类A对象的数据，然后包含基类B对象的数据，最后才是包含自己的数据成员。

2. 派生类C中包含了2个虚表，一个虚表是指向基类A中的函数，一个虚表是指向基类B中的函数。类C有2个虚表是因为它派生自两个基类。如果是单继承就只有一个虚表。

还有一个知识点无法从图中得知：如果派生类中包含自己的虚函数，则这个函数会添加到第一个虚表的尾部。

• 下面是代码执行的时候对象占用内存大小截图：

类A对象会占用的内存大小为16字节：虚表指针8个字节+数据成员a占用4个字节，此时只有12个字节，但是微软编译器默认是对齐到8字节的，所以最终加上字节对齐，整个类A对象占用的内存大小为16字节。

类C对象占用的内存大小为40字节：类A的部分占用16字节+类B的部分占用16字节+数据成员c占用4个字节，此时只有36个字节，根据字节对齐默认为8字节，所以最终加上字节对齐，整个类C占用的内存大小为40字节。

如果将前面代码中的第四行代码“//#pragma pack(4)”的注释去掉（将编译器字节对齐强制设为4字节），此时各个类对象的内存占用大小会发生变化。具体如下：

类A对象会只占用12字节（虚表指针8个字节+数据成员a占用4字节，刚好对齐到4字节），类C对象会占用28字节（类A对象12字节+类B对象12字节+数据成员C占用4字节，刚好对齐到4字节）

对齐到4字节的内存占用大小截图：

• 下面是将pC（类C对象的地址）赋值给pA(类A指针)和pB(类B指针)以后，pC,pA,pB具体值的截图：

从截图可知：

1. pA的值和pC的值相等：这是因为类C的继承关系中，类A是第一个基类，所以在类C对象的内存布局中，首先就是类A所占用的部分。

2. pB的值-pC的值=12字节：这是因为类C的继承关系中，类A是第一个基类，类B是第二个基类，所以在类C对象的内存布局中，类B放在类A的后面，只要把pC的地址加上类A占用的部分(12字节，对齐到4字节）就是pB的地址。

根据上面的结果，我们知道pB和pC虽然指向同一个对象，但是他们的地址值不一样，如果用pB和pC比较会返回true还是false呢？下面是运行截图：

我们发现最终的比较结果为true,这个是因为编译器在比较两个指针的时候，不是简单的对两个地址值进行比较，如果发现两个指针所属的类有继承关系的时候，会先进行转换，然后再比较。