類成員和成員函數的內存位置

Question

這裏是一個簡單的C++類：

class A 
{ 
public: 
    explicit A() : m_a(0) { } 
    explicit A(int a) m_a(a) { } 
    int getA() const { return m_a; } 
    void setA(int a) { m_a = a; } 

private: 
    int m_a; 
} 

這是我目前所知：

• 當你聲明一個類的實例的對象，內存獲取分配給該對象。分配的內存相當於其成員的內存總結。所以，在我的情況sizeof(A) = sizeof(int) = sizeof(m_a)
• A類的所有成員函數某處存儲在內存和A類的所有實例使用相同的成員函數。

這是我不知道：

在哪裏存儲成員函數和它們是如何實際存儲？假設一個int例如存儲在4個字節上;我可以想象RAM存儲器佈局與4個連續的單元格，每個單元格存儲一部分int。我怎麼能想象這個佈局的功能？（這聽起來可能很愚蠢，但我認爲函數必須在內存中佔有一席之地，因爲你可以有一個指針指向它們）。還有如何以及在哪裏存儲功能指令？我的第一個看法是函數和函數指令存儲在程序可執行文件（及其動態或靜態庫）中，但是如果這是真的，那麼創建函數指針時會發生什麼？ AFAIK函數指針指向RAM內存中的位置，它們可以指向程序二進制文件中的位置嗎？如果是的話，這是如何工作的？

任何人都可以向我解釋如何工作的，如果我知道什麼是對錯指出？

Answer 1

首先，你需要了解linker的角色和什麼executables（在virtual memory通常執行）和address spaces & processes。在Linux上，閱讀有關ELF和execve(2)系統調用。另請參閱Levine's Linkers & Loaders book。

成員函數可以是虛擬的或純函數。

• 一個普通的（非virtual）成員函數就像一個C函數（除了其具有this作爲隱式的，通常首先，參數）。例如您的getA方法類似於下面的C函數實現（對象的外面，例如在二進制可執行文件的code segment）：

  int C$getA(A*thisptr) const { return thisptr->m_a; } 
  

  然後想象編譯器翻譯p->getA()成C$getA(p)

• A virtual member function通常通過vtable（virtual method table）實施。具有一些虛擬成員函數（包括析構函數）的對象通常作爲其第一個（隱式）成員字段指向這樣一個表（由編譯器在別處生成）的指針。您class A沒有任何虛方法，但想象一下，如果它有一個額外的virtual void print(std::ostream&);方法，那麼你的class A將具有相同的佈局

  struct A$ { 
      struct A$virtualmethodtable* _vptr; 
      int m_a; 
  }; 
  

  和虛擬表可能是

  struct A$virtualmethodtable { 
      void (*print$fun) (struct A$*, std::ostream*); 
  }; 
  

  （因此添加其他虛擬功能意味着只需在該vtable）中添加插槽; 然後像p->print(std::cout);呼叫將被翻譯幾乎像 p->_vptr.print$fun(p,&std::cout); ... ...此外，編譯器會生成作爲恆定表各種虛擬方法表（每類中的一個）。

^{注意：事情比較複雜，多重或虛擬繼承。}

在兩種情況下，成員函數不吃在對象中的任何額外的空間。如果它是非虛擬的，它只是一個普通的函數（在代碼段中）。如果它是虛擬的，它在虛擬方法表中共享一個插槽。

注意：如果您使用最近的GCC進行編譯（即使用g++），您可以通過例如-fdump-tree-all標誌：它將產生數百個轉儲文件，在轉儲的文本格式中部分顯示 - 編譯器的一些內部表示，您可以使用尋呼機（例如less）或文本編輯器進行檢查。您也可以使用MELT或查看使用g++ -S -fverbose-asm -O1生成的彙編代碼....

Answer 2

要理解這一點，您需要了解程序的內存佈局。代碼將被對象共享。所有對象都將擁有自己的數據副本。