C++ 类内存模型和对齐

Posted 2023-03-05

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【中文标题】C++ 类内存模型和对齐【英文标题】：C++ Class Memory Model And Alignment 【发布时间】：2011-10-16 09:46:25 【问题描述】：

我有几个与 C++ 中的数据位置和对齐有关的问题要问。类是否具有与结构相同的内存放置和内存对齐格式？

更具体地说，数据是否根据声明的顺序加载到内存中？函数会影响内存对齐和数据位置还是分配到另一个位置？一般来说，我将所有的内存对齐和位置相关的东西（如文件头和算法数据）保存在一个结构中。我只是想知道这是否是类所固有的，因为它是结构所固有的，如果我选择使用这种方法，它是否会很好地转化为类。

编辑：感谢您的所有回答。他们真的帮了很多忙。

【问题讨论】：

【参考方案1】：

类是否具有相同的内存放置和内存对齐格式作为结构体？

对象的内存放置/对齐不取决于其类型是声明为class 还是struct。在 C++ 中 class 和 struct 之间的唯一区别是类默认具有 private 成员，而结构默认具有 public 成员。

更具体地说，是根据顺序加载到内存中的数据它声明了什么？

我不确定您所说的“加载到内存中”是什么意思。然而，在一个对象内，编译器不允许重新排列变量。例如：

class Foo 
    int a;
    int b;
    int c;
;

变量c 必须位于b 之后，b 必须位于Foo 对象内的a 之后。它们还在创建Foo 时按照类声明中显示的顺序构造（初始化），并在Foo 被销毁时以相反的顺序销毁。

由于继承和访问修饰符，它实际上比这更复杂，但这是基本思想。

函数会影响内存对齐和数据位置吗？分配到另一个位置？

函数不是数据，所以对齐不是他们关心的问题。在某些可执行文件格式和/或体系结构中，函数二进制代码实际上确实占据了与数据变量不同的区域，但 C++ 语言不知道这一事实。

一般来说，我会保留我所有的记忆对齐和位置依赖的东西，如文件头和算法数据结构。我只是想知道这是否是固有的与结构一样的类以及它是否能很好地翻译如果我选择使用这种方法，则进入课程。

内存对齐几乎是编译器自动为您处理的事情。它更像是一个实现细节，而不是其他任何东西。我说“几乎自动”是因为在某些情况下它可能很重要（序列化、ABI 等），但在应用程序中它不应该是一个问题。

关于读取文件（因为您提到了文件头），听起来您正在将文件直接读取到struct 占用的内存中。我不推荐这种方法，因为填充和对齐问题可能会使您的代码在一个平台上运行，而不是在另一个平台上运行。相反，您应该一次从文件中读取几个原始字节，并通过简单的分配将它们分配到structs。

【讨论】：

函数存储在内存中，如果我没记错的话（或分页文件）。我很想了解的另一件事是，当应用程序执行时，编译器如何决定在内存中对非内联函数（在大多数情况下并不重要）进行排序和定位。 @David Young：是的，它在内存中，但是编译器如何在内存中安排函数代码完全取决于实现。编译器之间甚至编译器版本之间的细节可能会发生变化！【参考方案2】：