C++类内存模型和对齐

Question

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位置和内存对齐格式？

更具体地说，数据是否根据声明的顺序加载到内存中？函数是否会影响内存对齐和数据位置，还是会将它们分配到另一个位置？一般来说，我将所有的内存对齐和位置相关的东西，比如文件头和算法数据，都放在一个结构中。我只是想知道这是否是类的固有特性，就像结构一样，如果我选择使用这种方法，它是否会很好地转换为类。

编辑:感谢您的回答。他们真的帮了很多忙。

Answer 1

类是否具有与结构相同的内存位置和内存对齐格式？

对象的内存放置/对齐与其类型是声明为class还是struct无关。在C++中，class和struct之间的唯一区别是类在默认情况下有private成员，而结构在默认情况下有public成员。

更具体地说，数据是否根据声明的顺序加载到内存中？

我不确定你说的“加载到内存”是什么意思。但是，在对象中，编译器不允许重新排列变量。例如：

class Foo {
    int a;
    int b;
    int c;
};

在Foo对象中，变量c必须位于b之后，而b必须位于a之后。它们也是在创建Foo时按照类声明中所示的顺序构造(初始化)的，在销毁Foo时则以相反的顺序进行析构。

由于继承和访问修饰符，它实际上要比这复杂得多，但这是基本思想。

函数是否影响内存对齐和数据位置，或者它们是否被分配到另一个位置？

函数不是数据，所以对齐对齐对它们来说不是问题。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与数据变量分开，但C++语言对此是不可知的。

一般来说，我将所有的内存对齐和位置相关的东西，比如文件头和算法数据，都放在一个结构中。我只是想知道这是否是类的固有特性，就像结构一样，如果我选择使用这种方法，它是否会很好地转换为类。

内存对齐几乎是由编译器自动为您处理的。它更多的是实现细节，而不是其他。我说“几乎是自动的”，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)，听起来您是在将文件直接读取到struct占用的内存中。我不推荐这种方法，因为填充和对齐的问题可能会使您的代码在一个平台上工作，而不是在另一个平台上工作。相反，您应该从文件中一次读取两个原始字节，并通过简单的赋值将它们分配到struct中。

Answer 2

类是否具有与结构相同的内存位置和内存对齐格式？

是。从技术上讲，类和结构没有区别。唯一的区别是默认的成员访问规范，否则它们是相同的。

更具体地说，数据是否根据声明的顺序加载到内存中？

是。

函数是否影响内存对齐和数据位置，或者它们是否被分配到另一个位置？

不是的。它们不会影响对齐。方法是单独编译的。该对象不包含任何对方法的引用(对于那些声称虚拟表确实影响成员的方法，答案是肯定的，也是否定的，但这是一个实现细节，不会影响成员之间的相对差异。允许编译器将特定于实现的数据添加到对象)。

一般来说，我将所有的内存对齐和位置相关的东西，比如文件头和算法数据，都放在一个结构中。

好的。不确定这会对任何事情产生什么影响。

我只是好奇地想知道这是否是类的固有特性，就像结构一样

类/结构对相同的东西有不同的名称。

，以及如果我选择使用该方法，它是否能很好地转换为类。

选择哪种方法？

Answer 3

C++类简单地转换为结构，所有实例变量都作为结构中包含的数据，而所有函数都是从类中分离出来的，并通过接受这些结构作为参数来像函数一样处理。

实例变量的确切存储方式取决于所使用的编译器，但它们通常是按顺序存储的。