C++之类与对象(1)(下):https://developer.aliyun.com/article/1624930
2.2对象大小
分析一下类对象中哪些成员呢?类实例化出的每个对象,都有独立的数据空间,所以对象中肯定包含 成员变量,那么成员函数是否包含呢?首先函数被编译后是⼀段指令,对象中没办法存储,这些指令 存储在⼀个单独的区域(代码段),那么对象中非要存储的话,只能是成员函数的指针。再分析⼀下,对象中是否有存储指针的必要呢,Date实例化d1和d2两个对象,d1和d2都有各自独立的成员变量 _year/_month/_day存储各自的数据,但是d1和d2的成员函数Init/Print指针却是一样的,存储在象 中就浪费了。如果用Date实例化100个对象,那么成员函数指针就重复存储100次,太浪费了。其实函数指针是不需要存储的,函数指针是一个地址,调用函数被编译成汇编指
令[call 地址], 其实编译器在编译链接时,就要找到函数的地址,不是在运行时找,只有动态多态是在运行时找,就需要存储函数地址,这个以后会讲解。
上面分析了对象中只存储成员变量,C++规定类实例化的对象也要符合内存对齐的规则。
与结构体内存对齐计算一样。
以下是C++中内存对齐的一些基本规则:
1. 默认对齐方式:每个数据类型的自然对齐方式通常是该类型的大小。例如,`int` 类型通常在4字节边界上对齐,`double` 类型通常在8字节边界上对齐。
2. 结构体和类的对齐:结构体和类的成员按照其类型的自然对齐方式对齐。结构体或类的整体大小也必须符合其最大成员类型的对齐要求。
3. 成员对齐:结构体或类的成员按照声明顺序进行排列,每个成员按其类型的对齐方式放置。
4. 填充(Padding):为了满足对齐要求,编译器可能会在成员之间插入填充字节。
5. #pragma pack:可以通过`#pragma pack`指令来改变或设置编译器的默认对齐方式。
下面是一个例子,展示了一个结构体和一个类的对齐情况:
struct MyStruct { char a; // 1 byte int b; // 4 bytes char c; // 1 byte }; class MyClass { public: char a; // 1 byte int b; // 4 bytes char c; // 1 byte }; // 假设默认对齐方式为4字节
在这个例子中,`MyStruct`和`MyClass`的对齐方式是一样的。成员`a`和`c`之间会有3个填充字节,以确保`b`在4字节边界上对齐。因此,`MyStruct`和`MyClass`的大小将是12字节,而不是简单的7字节(1+4+1+3填充字节)。
总之,无论是结构体还是类,它们的对象在内存中的布局都遵循相同的对齐规则。在C++中,`struct`和`class`关键字在内存布局方面几乎没有区别,主要区别在于成员的默认访问权限(`struct`的成员默认为`public`,而`class`的成员默认为`private`)。
#include<iostream> using namespace std; // 计算⼀下A/B/C实例化的对象是多⼤? class A { public: void Print() { cout << _ch << endl; } private: char _ch; int _i; }; class B { public: void Print() { //... } }; class C {}; int main() { A a; B b; C c; cout << sizeof(a) << endl; cout << sizeof(b) << endl; cout << sizeof(c) << endl; return 0; }
上述程序中没有成员变量的B和C类对象的大小是1,为什么没有成员变量还要给1个 字节呢? 因为如果一个字节都不给,怎么表示对象存在过呢!所以这里给1字节,纯粹是为了占位标识对象存在。
3.this指针
• 在上述代码中Date类中有 Init 与 Print 两个成员函数,函数体中没有关于不同对象的区分,那当d1调用Init和 Print函数时,该函数是如何知道应该访问的是d1对象还是d2对象呢?那么这里就要看到C++给了一个隐含的this指针解决这里的问题
• 编译器编译后,类的成员函数默认都会在形参第一个位置,增加一个当前类类型的指针,叫做this 指针。比如Date类的Init的真实原型为, void Init(Date* const this, int year, int month, int day)
• 类的成员函数中访问成员变量,本质都是通过this指针访问的,如Init函数中给_year赋值, this-
>_year = year;
• C++规定不能在实参和形参的位置显示的写this指针(编译时编译器会处理),但是可以在函数体内显示使用this指针。
class Date { public: //void Init(Date*const this,int year, int month, int day) void Init(int year, int month, int day) { this->_year = year; this->_month = month; this->_day = day; } //void Print(Date*const this) void Print() { cout <<this-> _year << "/" << this->_month << "/" <<this-> _day << endl; } private: // 这⾥只是声明,没有开空间 int _year; int _month; int _day; };
实际上建议不加this,这里只是了解一下。
4.选择题补充练习
1.下面程序编译运行结果是(C)
A、编译报错 B、运行崩溃 C、正常运行
#include<iostream>
using namespace std;
class A {
public:
void Print(){
cout << "A::Print()" << endl;
}
private:
int _a;
};
int main() {
A* p = nullptr;
p->Print();
return 0;
}
2.下面程序编译运行结果是(B)
A、编译报错 B、运行崩溃 C、正常运行
#include<iostream>
using namespace std;
class A {
public:
void Print()
{
cout << "A::Print()" << endl;
cout << _a << endl;
}
private:
int _a;
};
int main()
{
A* p = nullptr;
p->Print();
return 0;
}
虽然这个程序可能会在一些编译器上成功编译(取决于编译器的设置和版本),但是当尝试运行时,它会崩溃。这是因为你试图通过一个空指针p
调用成员函数Print
,并且在Print
函数内部,你尝试访问私有成员变量_a
。
在C++中,尝试解引用空指针是未定义行为,这意味着程序可能会以任何方式失败。通常情况下,这会导致程序崩溃,因为操作系统会检测到无效的内存访问并终止程序。
3. this指针存在内存哪个区的 (A)
A. 栈 B.堆 C.静态区 D.常量区 E.对象里面
在C++中,每当成员函数被调用时,this
指针作为隐含的参数传递给函数。这个指针指向调用该函数的对象,其值是对象在内存中的地址。由于this
指针是在函数调用时创建的,并且随着函数调用的结束而销毁,因此它通常存储在栈上。
结束语
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