类中成员定义顺序在内存中排列

我们知道int一般是4字节,char是1个字节。哪么将这两个类型写到类中定义一个新类型,在内存中又会是占几个字节呢?有人可能会认为就是简单算术加,其时并非这样。写段类定义代码来测试验证类中成员在内存中如何排列。

类中成员定义用sizeof关键字和取址操作符测试结果:

从结果中可以看出iicc类成员在内存中是4,4,1间隔排列。icic类成员在内存中是4,4,4间隔排列。有可能大家还不是很明白,画个图来表示内存排列,应该会更直观。

类成员不同定义顺序,成员在内存中排列

如果不知道什么是this指针,看这篇:this指针

为什么char类型不是占一个字节吗?为什么会有空3个字节出来?

原因就是“字节对齐”,这样可以提高运算效率。

1. 什么是字节对齐?

在C语言中,结构是一种复合数据类型,其构成元素既可以是基本数据类型(如int、long、float等)的变量,也可以是一些复合数据类型(如数组、结构、联合等)的数据单元。在结构中,编译器为结构的每个成员按其自然边界(alignment)分配空间。各个成员按照它们被声明的顺序在内存中顺序存储,第一个成员的地址和整个结构的地址相同。

为了使CPU能够对变量进行快速的访问,变量的起始地址应该具有某些特性,即所谓的”对齐”. 比如4字节的int型,其起始地址应该位于4字节的边界上,即起始地址能够被4整除.

2. 字节对齐有什么作用?

字节对齐的作用不仅是便于cpu快速访问,同时合理的利用字节对齐可以有效地节省存储空间。

对于32位机来说,4字节对齐能够使cpu访问速度提高,比如说一个long类型的变量,如果跨越了4字节边界存储,那么cpu要读取两次,这样效率就低了。但是在32位机中使用1字节或者2字节对齐,反而会使变量访问速度降低。所以这要考虑处理器类型,另外还得考虑编译器的类型。在vc中默认是4字节对齐的,GNU gcc 也是默认4字节对齐。

所以在设计类成员时,也要注意顺序。一般可以将同类型放在一起,比如int类型放一起,char类型放一起,long类型放一起,float类型放一起。这样成员排列到内存中就不会有太多空内存。

如果大家有细心看上面的代码,会发现,还有一个问题?就是类中定义了一个set()成员函数,但用sizeof关键字计算变量长度并没明将set()函数占内存计算在内?

这里要讲的是成员函数实际上并不属于对象,它只是一种“特殊的全局函数。编译器具体怎么编译实现成员函数,C++标准中没有规定这点。但以后要记住一点的是“类对象占内存大小是指成员变量,不含成员函数”,就可以了。