注意MAC系统XCode开发工具与Windows下VC++对类成员对象布局的不同

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注意MAC系统XCode开发工具与Windows下VC++对类成员对象布局的不同

2014年08月25日 ⁄ 综合 ⁄ 共 3263字 ⁄ 字号小中大 ⁄ 评论关闭

看到侯捷老师的深度探索C++对象模型中data语义学中单一继承而且没有虚继承的数据布局中Concrete1、Concrete2、Concrete3的对象布局，发现在MAC系统下这种继承的方式与老师的观点不一致。特提出来供大家讨论。

侯捷老师在书中P105的图为：

而在MAC下单一继承而且没有虚继承的数据布局与上面有明显的不同。啥也不说，还是直接上代码吧！

#include <iostream>

using namespace std;
class typedefEx_1{
public:
    typedefEx_1(int para,char cpara):t(para),i(cpara){};
    int geta(){return a;};
private:   
    static int a;
    int  t;
    char i;
};
class typedefEx_2:public typedefEx_1{
public:
    typedefEx_2(int para,char cpara,char _cpara):typedefEx_1(para,cpara),j(_cpara){};
    void print(){cout<<"typedefEx_2!"<<endl;}
private:   
    char j;
};
class typedefEx_3:public typedefEx_2{
public:
    typedefEx_3(int para,char cpara,char _cpara,char kpara):typedefEx_2(para,cpara,_cpara),k(kpara){};
    void print(){cout<<"typedefEx_3!"<<endl;}
private:   
    char k;
};
class typedefEx_4:public typedefEx_3{
public:
    typedefEx_4(int para,char cpara,char _cpara,char kpara,char _kpara):typedefEx_3(para,cpara,_cpara,kpara),m(_kpara){};
private:   
    char m;
};
int typedefEx_1::a=0;

int main (int argc, const char * argv[])

{
    cout<<"typedefEx_1的size："<<sizeof(typedefEx_1)<<endl;
    cout<<"typedefEx_2的size："<<sizeof(typedefEx_2)<<endl;
    cout<<"typedefEx_3的size："<<sizeof(typedefEx_3)<<endl;
    cout<<"typedefEx_4的size："<<sizeof(typedefEx_4)<<endl;

    typedefEx_4 tt(1,10,0,0,0);
    typedefEx_4* tptr=&tt;
    cout<<"tptr的地址为："<<((int*)tptr)<<endl;
    cout<<"tptr+4(注意为char型)的数据为："<<*((char*)tptr+4)<<endl;
    cout<<"tptr+1(注意为int型)的数据为："<<*((int*)tptr+1)<<endl;
    
    typedefEx_4 tt1(1,'a','b','c','d');

    typedefEx_4* tptr1=&tt1;
    cout<<"tptr1的地址为："<<((int*)tptr1)<<endl;
    cout<<"tptr1+4(注意为char型)的数据为："<<*((char*)tptr1+4)<<endl;
    cout<<"(char*)((int*)tptr1+1)+1)(注意为开始为int指针，后转换为char型)的数据为："<<*((char*)((int*)tptr1+1)+1)<<endl;
    cout<<"tptr1+1(注意为int型指针)的数据为："<<*((int*)tptr1+1)<<endl;
   
    return 0;

}

编译运行的结果为：

typedefEx_1的size：8
typedefEx_2的size：8
typedefEx_3的size：8
typedefEx_4的size：8
tptr的地址为：0x7fff5fbffaa0
tptr+4(注意为char型)的数据为：
//注意这里换行，是因为tptr+4(注意为char型)的数据的ASCII值为10，即为换行符‘\n’
tptr+1(注意为int型)的数据为：10
tptr1的地址为：0x7fff5fbffa90
tptr1+4(注意为char型)的数据为：a
(char*)((int*)tptr1+1)+1)(注意为开始为int指针，后转换为char型)的数据为：b
tptr1+1(注意为int型指针)的数据为：1684234849

解析：

从typedefEx_1、typedefEx_2、typedefEx_3、typedefEx_4的size可以看到侯捷老师书中的观点有失偏颇，并不是如他分析的那样为8、12、16。不过侯捷老师对c++继承对象布局的分析还是有一定的道理，如下面用指针来取出相应的值出现了一定的混乱:

tptr+1(注意为int型)的数据为：10，实际取出来的值为0x000A，即i、j、k、m的值分别为10，0，0，0，而采用int型指针来获得的值为10，这是intel cpu小端模式的结果。这一点在tptr1+1(注意为int型指针)的数据为：1684234849（即为a+b*16+c*16^2+d*16^3）得到验证。

因此，老师的担心也得到了印证。如果mac c++编译器按照老师分析的方法来存储，那么即使采用int型指针来取值，也不会出现莫名其妙的结果。该程序在Visual C++编译器中运行的结果与侯捷老师分析的结果一致。这里就不赘述了。

PS：typedefEx_4对象的布局

/*=================================

根据typedefEx_4的结果可以知道，i,j,k,m放在同一个DWORD中，节省了空间，
并且i放在最高位,依次顺序为j、k、m，而a放在最低的地址上
|   t |<---------t作为int型，占据4byte位置，并且typedefEx_4的首地址指向t的地址
--------
|   i |<---------i作为char型，占据1byte位置，并且地址为((int*)&typedefEx_4+1)或者是((char*)&typedefEx_4+4)
--------
|   j   |<---------j作为char型，占据1byte位置，并且地址为((char*)&typedefEx_4+5)或者((char*)((int*)&typedefEx_4+1)+1)，不能用((int*)&typedefEx_4+1)获得
--------
|   k |
--------
|   m |
--------
注意：下面的实验中 typedefEx_4 tt(1,10,0,0,0);
typedefEx_4* tptr=&tt;
cout<<*((int*)tptr+1)<<endl;

输出的是10，这是因为intel平台的cpu存储方式为小端模式，即指数据的低位保存在内存的低地址中，而数据的高位保存在内存的高地址中（所谓的大端模式，是指数据的低位保存在内存的高地址中，而数据的高位，保存在内存的低地址中）

而另外三种类对象布局为：

==================================*/