50_C++对象模型分析（上）

0. 回归本质

class是一种特殊的struct，class的默认访问权限是private，struct的默认访问权限是public。

• 在内存中class依旧可以看作是变量的集合
• class与struct遵循相同的内存对齐规则
• class中的成员函数和成员变量是分开存放的， 成员变量存放在栈、堆或者常量区中， 成员函数存放在代码段。

每个对象有独立的成员变量，所有的对象共享类中的成员函数。

编程说明：对象内存布局初探

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class A
{
    int i;
    int j;
    char c;
    double d;
public:
    void print()
    {
        cout << "i = " << i << ", "
            << "j = " << j << ", "
            << "c = " << c << ", "
            << "d = " << d << endl;
    }
};

struct B
{
    int i;
    int j;
    char c;
    double d;
};


int main()
{
    A a;
    
    cout << "sizeof(A) = " << sizeof(A) << endl;
    cout << "sizeof(a) = " << sizeof(a) << endl;
    cout << "sizeof(B) = " << sizeof(B) << endl;        // 内存对齐： 20byte
    
    a.print();
    
    B* p = reinterpret_cast<B*>(&a);
    
    p->i = 1;
    p->j = 2;
    p->c = 'a';
    p->d = 3;
    
    a.print();
    
    B& bp = reinterpret_cast<B&>(a);
    
    bp.i = 10;
    bp.j = 20;
    bp.c = 'b';
    bp.d = 4.3;
    
    a.print();
    
    return 0;
}

输出结果：

sizeof(A) = 20
sizeof(a) = 20
sizeof(B) = 20
i = -1219554259, j = -1218018364, c = , d = -8.07148e-42
i = 1, j = 2, c = a, d = 3
i = 10, j = 20, c = b, d = 4.3

1. C++对象模型分析——成员变量分析

运行时的对象退化为结构体的形式：
(1) 所有成员变量在内存中依次排布
(2) 成员变量间可能存在内存间隙（内存对齐）
(3) 可以通过内存地址直接访问成员变量（通过指针或者引用可以直接修改对象中成员变量的值）
(4) 访问权限关键字在运行时失效（访问权限关键字只在编译器有效，在运行期无效）

2. C++对象模型分析——成员函数分析

• 类中的成员函数位于代码段中
• 调用成员函数时对象地址作为参数隐式传递
• 成员函数通过对象地址访问成员变量
• C++语法规则隐藏了对象地址的传递过程

3. C语言实现面向对象【补充】

4. 小结

• C++中的类对象在内存布局上与结构体相同
• 成员变量和成员函数在内存中分开存放
• 访问权限关键字在运行时失效
• 调用成员函数时对象地址作为参数隐式传递