【C++】 50_对象模型分析（上）

回归本质class 是一种特殊的 struct在内存中 class 依旧可以看作变量的集合class 与 struct 遵循相同的内存对齐规则class 中的成员函数与成员变量是分开存放的每个对象有独立的成员变量【栈空间、堆空间、全局数据区】所有对象共享类的成员函数【代码段】值得思考的问题void code_1(){ class A { int i; int j; char c; double d; }; cout << “sizeof(A) : " << sizeof(A) << endl; // ??}void code_2(){ struct B { int i; int j; char c; double d; }; cout << “sizeof(B) : " << sizeof(B) << endl; // ?? }编程实验： 对象内存布局初探#include <iostream>using namespace std;class A{private: int i; int j; char c; double d;public: A() { i = 0; j = 0; c = 0; d = 0; } 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; // 注意这里！ cout << “sizeof(a) = " << sizeof(a) << endl; cout << “sizeof(B) = " << sizeof(B) << endl; Bp = reinterpret_cast<B>(&a); // 注意这里！ a.print(); p->i = 1; // 注意这里！ p->j = 2; p->c = ‘c’; p->d = 3; a.print(); return 0;}输出：sizeof(A) = 20sizeof(a) = 20sizeof(B) = 20i = 0, j = 0, c = , d = 0i = 1, j = 2, c = c, d = 3结论：1. 对象是一个特殊的结构体；2. 通过内存操作可以访问类中的私有成员变量运行时的对象退化为结构体的形式所有成员变量在内存中依次排布成员变量间可能存在内存空隙可以通过内存地址直接访问成员变量访问权限关键字只在编译时有效在运行时无效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编程实验： 对象本质分析#include <iostream>using namespace std;class Demo{private: int mi; int mj;public: Demo(int i, int j) { mi = i; mj = j; } int getI() { return mi; } int getJ() { return mj; } int add(int value) { return mi + mj + value; }};int main(){ Demo d(1, 2); cout << “sizeof(d) = " << sizeof(d) << endl; cout << “d.getI() = " << d.getI() << endl; cout << “d.getJ() = " << d.getJ() << endl; cout << “d.add(3) = " << d.add(3) << endl; return 0;}输出：sizeof(d) = 8d.getI() = 1d.getJ() = 2d.add(3) = 6编程实验： 对象本质分析C 语言中类的模拟实现Demo.h#ifndef DEMO_H#define _DEMO_H_typedef void Demo;Demo* Demo_Create(int i,int j);int Demo_GetI(Demo* pThis);int Demo_GetJ(Demo* pThis);int Demo_Add(Demo* pThis, int value);int Demo_Free(Demo* pThis);#endifDemo.c#include <malloc.h>#include “Demo.h"struct ClassDemo{ int mi; int mj;};Demo* Demo_Create(int i,int j){ struct ClassDemo* ret = (struct ClassDemo*)malloc(sizeof(struct ClassDemo)); if( ret != NULL ) { ret->mi = i; ret->mj = j; } return ret;}int Demo_GetI(Demo* pThis){ struct ClassDemo* obj = (struct ClassDemo*)pThis; return obj->mi;}int Demo_GetJ(Demo* pThis){ struct ClassDemo* obj = (struct ClassDemo*)pThis; return obj->mj;}int Demo_Add(Demo* pThis, int value){ struct ClassDemo* obj = (struct ClassDemo*)pThis; return (obj->mi + obj->mj + value);}int Demo_Free(Demo* pThis){ free(pThis);}main.c#include <stdio.h>#include “Demo.h"int main(){ Demo* d = Demo_Create(1, 2); // Demo* d = new Demo(1, 2); printf(“d.mi = %d\n”, Demo_GetI(d)); // d->getI(); printf(“d.mj = %d\n”, Demo_GetJ(d)); // d->getJ(); printf(“Add(3) = %d\n”, Demo_Add(d, 3)); // d->add(3); Demo_Free(d); return 0;}输出：d.mi = 1d.mj = 2Add(3) = 6结论：在 C 语言中，仍然可以使用面向对象的方式编程；小技巧： C 语言中的信息隐藏typedef void Demo; 重命名 void 类型，使得外部无法通过相应的变量访问结构体中成员(C++ private)int main(){ Demo* d = Demo_Create(1, 2); d->mi; // 注意这里！}main.c: In function ‘main’:main.c:14: warning: dereferencing ‘void *’ pointermain.c:14: error: request for member ‘mi’ in something not a structure or union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无效调用成员函数时对象地址作为参数隐式传递以上内容参考狄泰软件学院系列课程，请大家保护原创！