2011年25周(6.24) C++内存结构

标题：2011年25周(6.24) C++内存结构
作者：五边形
时间：2011-06-23 21:36:27
链接：http://bbs.pediy.com/showthread.php?t=135961

声明：内容都是书上的，自己重写下，加深下印象，如有不妥请指出。
参数书籍信息：
<<高质量C/C++>> 第三版第12章C++面向对象程序设计电子工业出版社
<<深度探索C++对象模型>> 第1章关于对象华中科技大学出版社

先看下简单类的代码和数据放置的位置

代码:

int CAnimal::m_snType = 0x12345678;

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{    
    CAnimal AnimalObj;
    CAnimal *lpObj = &AnimalObj;
    printf("%d,%s", lpObj->m_snType, lpObj->m_szName);

    return 0;
}

函数位置，构造函数和析构函数都在代码区

代码:

class CAnimal
{
public:
    CAnimal()
    { 
        strncpy(m_szName, "Test!", sizeof(m_szName));
01322453  mov         esi,esp 
01322455  push        0Ah  
01322457  push        offset string "Test!" (13279B0h) 
0132245C  mov         eax,dword ptr [this] 
0132245F  push        eax  
01322460  call        dword ptr [__imp__strncpy (132B3B4h)] }
     ~CAnimal()
    {
        _asm NOP 
00AD210C  nop              
    printf("%d,%s", lpObj->m_snType, lpObj->m_szName);
013248E6  mov         esi,esp 
013248E8  mov         eax,dword ptr [ebp-20h]   //指针保存的就是类的首址(这里也就字符串的地址)
013248EB  push        eax  
013248EC  mov         ecx,dword ptr [CAnimal::m_snType (132A00Ch)] //(常量区)至少不再栈中
013248F2  push        ecx  
013248F3  push        offset string "%d,%s" (132783Ch) 
013248F8  call        dword ptr [__imp__printf (132B3ACh)]

类的内存布局如下所示，内存中之存在非静态成员m_smName (图一)

这里Class CAnimal里面其实只有一个成员就是 m_szName

在类中增加析构/虚函数和静态函数，将m_szName改为16byte

代码:

    virtual ~CAnimal()
    virtual bool isCanSay(){}
    static bool isCanFly(){}
main函数中，这次不用指针在保存对象
    CAnimal AnimalObj;
    AnimalObj.isCanSay();
    AnimalObj.isCanFly();
    printf("class大小：%d ,%d,%s", sizeof(AnimalObj), AnimalObj.m_snType, AnimalObj.m_szName);

看下汇编代码

代码:

    CAnimal AnimalObj;
000348F0  lea         ecx,[ebp-28h]   //所谓的this，就是class内存块的首地址
000348F3  call        CAnimal::CAnimal (310D7h) 
000348F8  mov         dword ptr [ebp-4],0 
    AnimalObj.isCanSay();
000348FF  lea         ecx,[ebp-28h] 
00034902  call        CAnimal::isCanSay (312A3h) 
    AnimalObj.isCanFly();
00034907  call        CAnimal::isCanFly (312ADh) 
    printf("class大小：%d ,%d,%s", sizeof(AnimalObj), AnimalObj.m_snType, AnimalObj.m_szName);
0003490C  mov         esi,esp 
0003490E  lea         eax,[ebp-24h] 
00034911  push        eax  
00034912  mov         ecx,dword ptr [CAnimal::m_snType (3A00Ch)] 
00034918  push        ecx  
00034919  push        14h  
0003491B  push        offset string "class\xb4\xf3\xd0\xa1\xa3\xba%d ,%d,%s" (37C08h) 
00034920  call        dword ptr [__imp__printf (3B3ACh)]

    virtual ~CAnimal()
{
    _asm NOP 
0003210C  nop

(图二)

0312a3 jmp CAnimal::isCanSay (312xxh)
02129e jmp CAnimal::~CAnimal (000321xx)

有单继承的情况

代码:

class CCat : public CAnimal
{
public:
    CCat(){m_nTest = 0;}
    virtual bool isCanSay(){return true;}
    virtual bool isEatFish(){return true;}
    int  m_nTest;
};
    CCat  CatObj;
00D14930  lea         ecx,[ebp-48h] 
00D14933  call        CCat::CCat (0D112CBh) 
      CCat(){m_nTest = 0;}
00D12390  push        ebp  
00D14938  mov         byte ptr [ebp-4],1 
    CatObj.isCanSay();
00D1493C  lea         ecx,[ebp-48h] 
00D1493F  call        CCat::isCanSay (0D112B2h) 
00D112B2  jmp         CCat::isCanSay (0D11A20h) //虚表的下标1位置
    CatObj.isCanFly();
00D14944  call        CAnimal::isCanFly (0D112ADh) 
00D112AD  jmp         CAnimal::isCanFly (0D11930h)
    printf("class大小：%d ,%d,%s", sizeof(CatObj), CatObj.m_snType, CatObj.m_szName);
00D14949  lea         eax,[ebp-44h] 
00D1494C  mov         esi,esp 
00D1494E  push        eax  
00D1494F  mov         ecx,dword ptr [CAnimal::m_snType (0D1A00Ch)] 
00D14955  push        ecx  
00D14956  push        18h  
00D14958  push        offset string "class\xb4\xf3\xd0\xa1\xa3\xba%d ,%d,%s" (0D17C08h)

（图三）

CCat类内内存的变化是增加了一个int变量，只是是0，看不出来，输出大小为24(4(虚表)+16+4(int))
虚表的个数增加了一个，就是新的虚函数isEatFish， isCanSay被CCat新增的虚函数替换了，

再看下复杂点的

代码:

class CAnimal
{
public:
    CAnimal()
    { 
        strncpy(m_szName, "Test!", sizeof(m_szName));
    }
    virtual ~CAnimal()
    {
        _asm NOP 
    }
    virtual bool isCanSay(){return false;}
    static bool isCanFly(){return false;}

public:
    char m_szName[16];
    static int m_snType;
};

int CAnimal::m_snType = 0x12345678;

class CCat : virtual public CAnimal
{
public:
    CCat(){m_nCatTest = 0x123;}
    //virtual bool isCanSay(){return true;}
    virtual bool isEatFish(){return true;}
    int  m_nCatTest;
};

class CCDog: virtual public CAnimal
{
public:
    CCDog(){m_nDogTest = 0x789;}
    virtual ~CCDog(){}
    virtual bool isEatMeat(){return true;}
    //virtual  bool isCanSay(){return true;}
    int m_nDogTest;
};

class CPet :  public  CCat,  public  CCDog
{
public:
    virtual bool isCanDomestication(){return true;} 
};


int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{    
    CPet CpetObj;
    CpetObj.isEatFish();
    CpetObj.isEatMeat();
    CpetObj.isCanSay();

    return 0;
}

看下汇编
[code]
   CPet CpetObj;
012F24B1  push        1
012F24B3  lea         ecx,[ebp-84h]
012F24B9  call        CPet::CPet (12F1203h)
012F24BE  mov         byte ptr [ebp-4],2
    CpetObj.isEatFish();
012F24C2  lea         ecx,[ebp-84h]
012F24C8  call        CCat::isEatFish (12F117Ch)
    CpetObj.isEatMeat();
012F24CD  lea         ecx,[ebp-78h]
012F24D0  call        CCDog::isEatMeat (12F1131h)
    CpetObj.isCanSay();
012F24D5  mov         eax,dword ptr [ebp-80h]
012F24D8  mov         ecx,dword ptr [eax+4]
012F24DB  lea         ecx,[ebp+ecx-80h]
012F24DF  call        CAnimal::isCanSay (12F11C2h)
（图四）

虚表对应的跳转代码

代码:

0x12f89a4
  012F117C  jmp         CCat::isEatFish (12F2880h) 
012F110E  jmp         CPet::isCanDomestication (12F2D60h) 
0x12f8998
012F1131  jmp         CCDog::isEatMeat (12F29E0h) 
0x12f8988
012F123A  jmp         CPet::`scalar deleting destructor' (12F2E00h) 
012F11C2  jmp         CAnimal::isCanSay (12F26E0h)

整理一下，对应图中红色部分，目前还不是很清楚为啥子，等得闲时再看看 (图五)

总结下：
    C++内存分布状况非静态成员都在类内，静态成员在常量区，非virtual函数在在class不扯关系(不保存表关系)，虚函数class内会有虚表指针指向虚表，虚表中保存虚函数的地址，在调用的时候通过间接取调用(要用new才能看到到)。
    有同名同参的虚函数，继承改写，则派生类的虚表中base class的虚表会被覆盖，多继承就多几个虚表，成员对象规则符合一般规则。
   菱形的复杂结构，等搞清楚。。。。

五边形 (2011年6月24日)