c++对象模型是什么，对象的内存布局和结构问题

Posted 2020-08-07

在c++发明的初期对于c++对象模型的争论从来没有停止过直到标准委员会通过了最终的c++对象模型这件事情才变得尘埃落定。C++对象模型可能是最不需要去解释的，但是又是不得不去说的因为c++的入门最先接触的就是c++对象。在上个世纪一共有三种c++对象模型，它们的出现可以说是一个不断优化的过程最终只有我们目前看到的c++对象模型在使用。了解c++对象模型非常重要，了解之后对于对象的内存布局，内存大小，虚函数以及静态数据成员和成员函数的理解有非常巨大的帮助。言归正传，下面就来分别讨论c++的三种对象模型（本来只应该讨论目前有的，但是不和原来的被废弃的对比又怎么能体现出目前c++对象的优秀呢）。下面的对象模型都以该类为基础进行说明

 

 

15.1最简单的对象模型

只有slot索引简单来说就是利用一个索引槽来完成，每一个对象obj都拥有众多的slot槽，这些索引槽分别指向类的数据成员和成员函数，虽然时间存取效率高了但是却赔上了巨大的内存开销，在那个内存很昂贵的时代是不能容忍的，就像下面的图。

 

15.2表格驱动对象模型

稍微好一点的对象模型将数据和成员函数分开，在这个对象模型中将类的数据成员和成员函数分置在两个不同的table中，一个叫做datamember table另一个叫做function table对象本身只有指向这两个表的指针，就像下面图中的一样。虽然这个模型没有被使用但是function table却为后面的虚函数内存布局提供了参考。

 

15.3 c++对象模型

现在就要来说说我们目前的c++对象模型了，现在的对象模型相对比较复杂整个结构分成了五个区域，数据成员区域，vPtr虚表驱动指针区域，非static function member区域，static member区域，static function member区域。值得注意的是只有数据成员以及vPtr虚表驱动指针才存放到对象模型的内存结构中去，就像下图一样。

 

看到这个模型就能解释为什么static数据成员和成员函数是属于类的而不属于某个对象，因为他们在整个类中只有一份实例。对象里面不会存在他们。此外也能解释为什么类中不管有多少个虚函数永远都只丢给它4字节的内存大小，因为虚函数再多指向虚表的驱动指针只有一个。这只是两个比较典型的例子，除此之外还有很多可以解释的问题，比如神奇的1byte问题等等。