C++学习——对象的内存模型

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对象被创建时会在栈区或者堆区分配内存。我们直观的认识是，如果创建了 10 个对象，就要分别为这 10 个对象的成员变量和成员函数分配内存，如下图所示：

不同对象的成员变量的值可能不同，因此需要单独分配内存来存储。

但是不同对象的成员函数的代码是一样的，上面的内存模型保存了 10 份相同的代码片段，会浪费不少空间。我们可以将这些代码片段压缩成一份，事实上编译器也是这样做的：编译器将成员变量和成员函数分开存储，即分别为每个对象的成员变量分配内存，但是所有对象都共享同一段函数代码。如下图所示：

成员变量在堆区或栈区分配内存，成员函数在代码区分配内存。

【示例】使用 sizeof 获取对象所占内存的大小：

#include <iostream>
using namespace std;class Student{
private:char *m_name;int m_age;float m_score;
public:void setname(char *name);void setage(int age);void setscore(float score);void show();
};void Student::setname(char *name){m_name = name;
}
void Student::setage(int age){m_age = age;
}
void Student::setscore(float score){m_score = score;
}
void Student::show(){cout<<m_name<<"的年龄是"<<m_age<<"，成绩是"<<m_score<<endl;
}int main(){//在栈上创建对象Student stu;cout<<sizeof(stu)<<endl;//在堆上创建对象Student *pstu = new Student();cout<<sizeof(*pstu)<<endl;//类的大小cout<<sizeof(Student)<<endl;return 0;
}

运行结果：
12
12
12

Student 类包含三个成员变量，它们的类型分别是 char *、int、float，都占用 4 个字节的内存，加起来共占用 12 个字节的内存。通过 sizeof 求得的结果等于 12，恰好说明对象所占用的内存仅仅包含了成员变量。

类是一种复杂的数据类型，也可以使用 sizeof 求得该类型的大小。从运行结果可以看出，在计算类这种类型的大小时，只计算成员变量的大小，并没有把成员函数也包含在内。也就是说，对象的大小只受成员变量的影响，和成员函数没有关系。

假设 stu 的起始地址为 0X1000，那么该对象的内存分布如下图所示：

m_name、m_age、m_score 按照声明的顺序依次排列，和结构体非常类似，也会有内存对齐的问题。比如，如果修改类的成员变量如下，则该类型的大小变为16。

//省略其他代码
private:char *m_name;//指针变量占4字节char m_char;//字符变量原本只占1个字节，但内存对齐，这里占4字节int m_age;//int类型变量占4字节float m_score;//float类型变量占4字节
//省略其他代码