浅谈虚函数表与字节对齐

一、虚函数的工作原理

虚函数的实现要求对象携带额外的信息，这些信息用于在运行时确定该对象应该调用哪一个虚函数。典型情况下，这一信息具有一种被称为

vptr（virtual table pointer，虚函数表指针）的指针的形式。vptr 指向一个被称为 vtbl（virtual

table，虚函数表）的函数指针数组，每一个包含虚函数的类都关联到

vtbl。当一个对象调用了虚函数，实际的被调用函数通过下面的步骤确定：找到对象的

vptr 指向的 vtbl，然后在 vtbl 中寻找合适的函数指针。

虚拟函数的地址翻译取决于对象的内存地址，而不取决于数据类型(编译器对函数调用的合法性检查取决于数据类型)。如果类定义了虚函数，该类及其派生类就要

生成一张虚拟函数表，即vtable。而在类的对象地址空间中存储一个该虚表的入口，占4个字节，这个入口地址是在构造对象时由编译器写入的。所以，由于

对象的内存空间包含了虚表入口，编译器能够由这个入口找到恰当的虚函数，这个函数的地址不再由数据类型决定了。故对于一个父类的对象指针，调用虚拟函数，

如果给他赋父类对象的指针，那么他就调用父类中的函数，如果给他赋子类对象的指针，他就调用子类中的函数(取决于对象的内存地址)。

二、(虚)继承类的内存占用大小

首先，平时所声明的类只是一种类型定义，它本身是没有大小可言的。 因此，如果用sizeof运算符对一个类型名操作，那得到的是具有该类型实体的大小。

计算一个类对象的大小时的规律：

1、空类、单一继承的空类、多重继承的空类所占空间大小为：1（字节，下同）；

2、一个类中，虚函数本身、成员函数（包括静态与非静态）和静态数据成员都是不占用类对象的存储空间的；

3、因此一个对象的大小≥所有非静态成员大小的总和；

4、当类中声明了虚函数（不管是1个还是多个），那么在实例化对象时，编译器会自动在对象里安插一个指针vPtr指向虚函数表VTable；

5、虚承继的情况：由于涉及到虚函数表和虚基表，会同时增加一个（多重虚继承下对应多个）vfPtr指针指向虚函数表vfTable和一个vbPtr指针指向虚基表vbTable，这两者所占的空间大小为：8（或8乘以多继承时父类的个数）；

6、在考虑以上内容所占空间的大小时，还要注意编译器下的“补齐”padding的影响，即编译器会插入多余的字节补齐；

7、类对象的大小=各非静态数据成员（包括父类的非静态数据成员但都不包括所有的成员函数）的总和+ vfptr指针(多继承下可能不止一个)+vbptr指针(多继承下可能不止一个)+编译器额外增加的字节。

三，字节对齐

写出一个含有数据成员的类，然后sizeof  ,sizeof的结果总要比数据成员的总长度大，这就是因为字节对齐。

我们知道在一个没有虚函数的类中，其对象大小就是其数据成员的长度，当我们sizeof这个类的对象的时候，其值往往比我们凄婉的要大，比如，我们有一个类拥有一个int 和一个char类型的数据成员

class{

int no;

char key;

}

然后sizeof这个类的对象，我们会发现结果是8而不是我们想的5.这就是因为字节对齐。对齐和不对齐，是在时间和空间上的一个权衡。为了提高效率，计算机从内存中取数据是按照一个固定长度的。以32位机为例，它每次取32个位，也就是4个字节（每字节8个位，计算机基础知识，别说不知道）。字节对齐有什么好处？以int型数据为例，如果它在内存中存放的位置按4字节对齐，也就是说1个int的数据全部落在计算机一次取数的区间内，那么只需要取一次就可以了。这样效率就得到了提高。

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