面试题：C++类的内存布局与对象模型深度剖析

C++类的内存布局

数据成员：
- 非静态数据成员：类的对象中包含非静态数据成员，它们按照声明顺序依次存储在对象的内存空间中。例如：

class A {
    int a;
    double b;
};

在这个类A的对象中，int类型的a先存储，然后是double类型的b。对象的大小至少为sizeof(int)+sizeof(double)，通常还会考虑内存对齐，可能会更大。

静态数据成员：静态数据成员不包含在类的对象中，它们存储在全局数据区，属于整个类，而不是某个具体对象。所有对象共享静态数据成员。例如：

class B {
    static int s;
};

B::s存储在全局数据区，不影响B类对象的大小。 2. 成员函数：

普通成员函数：普通成员函数代码存储在代码段，并不占用类对象的内存空间。普通成员函数通过this指针访问类的非静态数据成员。例如：

class C {
    int data;
public:
    void func() {
        // 通过this指针访问data
        this->data = 10;
    }
};

C类的对象大小只由data决定，func函数代码存储在代码段。

虚函数：
- 虚函数表（vtable）：当类中包含虚函数时，类的对象会包含一个指向虚函数表的指针（vptr）。虚函数表是一个存储虚函数地址的数组，位于只读数据段。例如：

class D {
public:
    virtual void vfunc() {}
};

D类对象中包含一个vptr，其大小通常为指针大小（如在64位系统中为8字节）。虚函数表中存储了vfunc的地址。如果D类有多个虚函数，虚函数表中会按顺序存储这些虚函数的地址。 - 动态绑定：当通过基类指针或引用调用虚函数时，会根据对象实际类型对应的虚函数表来调用正确的虚函数，实现动态绑定。

不同继承方式对内存布局的影响

公有继承：
- 公有继承保持基类成员的访问属性。在内存布局上，派生类对象包含基类对象的所有非静态数据成员，且在派生类对象内存空间中，基类对象部分先存储，然后是派生类自己的非静态数据成员。例如：

class Base {
    int a;
public:
    virtual void vfunc() {}
};
class Derived : public Base {
    double b;
public:
    void newfunc() {}
};

Derived类对象内存布局中，先存储Base类对象部分（包括vptr和a），然后是Derived类自己的b。Derived类对象可以访问Base类的公有和保护成员。 2. 私有继承：

私有继承将基类的公有和保护成员变为派生类的私有成员。在内存布局上，与公有继承类似，派生类对象先存储基类对象部分，然后是派生类自己的非静态数据成员。但派生类的外部代码无法访问从基类继承的公有和保护成员，只有派生类内部成员函数可以访问。

保护继承：
- 保护继承将基类的公有成员变为派生类的保护成员。内存布局同样是派生类对象先存储基类对象部分，再存储自己的非静态数据成员。派生类的外部代码无法访问从基类继承的公有成员，派生类的派生类可以访问这些保护成员。

多重继承和虚继承场景下的对象模型

多重继承：
- 当一个类从多个基类继承时，派生类对象内存布局包含多个基类对象部分。例如：

class Base1 {
    int a;
};
class Base2 {
    double b;
};
class Derived : public Base1, public Base2 {
    char c;
};

Derived类对象内存布局中，先存储Base1类对象部分（包含a），然后是Base2类对象部分（包含b），最后是Derived类自己的c。这种情况下可能会出现菱形继承问题（多个基类继承自同一个基类，导致数据冗余和歧义）。 2. 虚继承：

虚继承用于解决菱形继承问题。在虚继承中，虚基类的成员在派生类对象中只存储一份。例如：

class Base {
    int data;
};
class Derived1 : virtual public Base {};
class Derived2 : virtual public Base {};
class Final : public Derived1, public Derived2 {};

Final类对象内存布局中，Base类的data只存储一份。派生类对象会包含一个指向虚基类偏移量表的指针（vbptr），通过这个表可以找到虚基类成员在对象中的位置，避免数据冗余。

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面试题：C++类的内存布局与对象模型深度剖析

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不同继承方式对内存布局的影响

多重继承和虚继承场景下的对象模型