1 从内存四区的角度分析类的存储
如果一个类包括了数据和函数，用这个类去实例化对象时，系统会为每一个对象分配存储空间。每个对象所占用的存储空间只是该对象的数据部分（虚函数指针和虚基类指针也属于数据部分）所占用的存储空间，而不包括函数代码所占用的存储空间。
C++编译系统会用一段空间来存放这个共同的函数代码段，在调用各对象的函数时，都去调用这个公用的函数代码。
C++程序的内存格局通常分为四个区：全局数据区(data area)，代码区(code area)，栈区(stack area)，堆区(heap area)(即自由存储区)。
全局数据区存放全局变量，静态数据和常量；
所有类成员函数和非成员函数代码存放在代码区；
为运行函数而分配的局部变量、函数参数、返回数据、返回地址等存放在栈区；
余下的空间都被称为堆区。
根据这个解释，我们可以得知在类的定义时，类成员函数是被放在代码区，而类的静态成员变量在类定义时就已经在全局数据区分配了内存，因而它是属于类的。对于非静态成员变量，我们是在类的实例化过程中(构造对象)才在栈区或者堆区为其分配内存，是为每个对象生成一个拷贝，所以它是属于对象的。
应当说明，常说的“某某对象的成员函数”，是从逻辑的角度而言的，而成员函数的存储方式，是从物理的角度而言的，二者是不矛盾的。
2 C++类分析
2.1 C++类的构成
类由两部分构成：
- 数据成员：简单类型[char/short/long/int/double/float等]、复合类型[结构体/枚举/类类型等]
- 函数成员：虚函数、非虚函数
2.2 数据成员的存储方式 - 内存对其原则
复合类型由简单类型组成，简单类型对其原则同C语言结构体内存对其原则，很早之前已经写过，可以参看here，这里进行简单回顾。
简单类型在类的对象中对齐方式，以字节为单位进行存储。
char 1 short 2 long 4 int 4 float 4 fouble 8
取类中最长的数据成员作为对齐原则。例如，类中最长为 double,那么就是8 个字节。
2.3 函数成员的存储方式
非虚函数是存放在代码区的，不占用类的存储空间。
在一个类的某个函数前加上virtual关键字，这个函数就变成了虚函数。编译器处理虚函数的方法是：为每个类对象添加一个隐藏成员，隐藏成员中保存了一个指向函数地址数组的指针，称为虚表指针（vptr），这种数组成为虚函数表（virtual function table, vtbl），即，每个类使用一个虚函数表，每个类对象用一个虚表指针。
2.4 实例验证类大小
读完上面的分析，现在来看示例代码，进行验证
代码示例
#include <iostream> /*******************Test1***********************/ class Test1 { public: Test1(); ~Test1(); public: int n1; char c1; short s1; private: int n2; char c2; short s2; }; Test1::Test1() { } Test1::~Test1() { } /*******************Test1 end***********************/ /*******************Test2***********************/ class Test2 { public: Test2(); ~Test2(); void func0(); friend void func1(); void func2() const ; inline void func3() ; static void func4() ; // virtual void func5(); public: int n1; char c1; short s1; private: int n2; char c2; short s2; }; Test2::Test2() { } Test2::~Test2() { } void Test2::func0() { } void func1() { } void Test2::func2() const { } inline void Test2::func3() { } void Test2::func4() { } // void Test2::func5() // { // } /*******************Test2 end***********************/ int main(void) { Test1 test1_; Test2 test2_; printf("sizeof test1 = %ld\n", sizeof(test1_)); printf("sizeof test2 = %ld\n", sizeof(test2_)); return 0; }
编译输出：
打开注释之后，编译输出【测试机器为x64】：
总结：
- C++编译系统中，数据和函数是分开存放的(函数放在代码区；数据主要放在栈区和堆区，静态/全局区以及文字常量区也有)，实例化不同对象时，只给数据分配空间，各个对象调用函数时都都跳转到(内联函数例外)找到函数在代码区的入口执行，可以节省拷贝多份代码的空间
- 类的静态成员变量编译时被分配到静态/全局区，因此静态成员变量是属于类的，所有对象共用一份，不计入类的内存空间
- 静态成员函数和非静态成员函数都是存放在代码区的，是属于类的，类可以直接调用静态成员函数，不可以直接调用非静态成员函数，两者主要的区别是有无this指针
- 存在虚函数的类，会对应一个虚函数表，实例化对象时，每个对象会占用一个虚表指针
3 包含虚函数的类
3.1 概述
简单地说，每一个含有虚函数（无论是其本身的，还是继承而来的）的类都至少有一个与之对应的虚函数表，其中存放着该类所有的虚函数对应的函数指针。例：
其中：
B的虚函数表中存放着B::foo和B::bar两个函数指针。
D的虚函数表中存放的既有继承自B的虚函数B::foo，又有重写（override）了基类虚函数B::bar的D::bar，还有新增的虚函数D::quz。
3.2 虚函数表构造的过程
从编译器的角度来说，B的虚函数表很好构造，D的虚函数表构造过程相对复杂。下面给出了构造D的虚函数表的一种方式（仅供参考）：
3.3 虚函数调用过程
以下面的程序为例：
编译器只知道pb是B*类型的指针，并不知道它指向的具体对象类型 ：pb可能指向的是B的对象，也可能指向的是D的对象。
但对于“pb->bar()”，编译时能够确定的是：此处operator->的另一个参数是B::bar（因为pb是B*类型的，编译器认为bar是B::bar），而B::bar和D::bar在各自虚函数表中的偏移位置是相等的。
无论pb指向哪种类型的对象，只要能够确定被调函数在虚函数中的偏移值，待运行时，能够确定具体类型，并能找到相应vptr了，就能找出真正应该调用的函数。
