Схема памяти объектов C

Динамическое приведение типов и операции переинтерпретации часто включают манипулирование указателями памяти объекта. Давайте углубимся в то, как C организует объекты в памяти, чтобы лучше понять эти операции.

Согласно стандарту C, расположение в памяти нестатических элементов данных внутри класса или структуры в первую очередь определяется порядком их объявления. Члены с одинаковым спецификатором доступа упорядочиваются в объявленной последовательности.

Помимо переменных-членов, объекты также выделяют пространство для:

• Указатели функций-членов (управление виртуальными функциями)
• Подобъекты базового класса
• Требования к заполнению и выравниванию

Фактическое расположение памяти зависит от реализации, но многие компиляторы придерживаются спецификации Itanium ABI. Этот ABI предоставляет подробное описание структуры памяти объекта, включая порядок таблиц виртуальных функций, базовых классов и переменных-членов.

Демонстрация структуры памяти

Использование clang , мы можем визуализировать структуру памяти сложного класса:

class Class {
    // ...
};

clang -cc1 -fdump-record-layouts layout.cpp

Вывод:

   0 | class Class
   0 |   class SBase1 (primary base)
   0 |     (SBase1 vtable pointer)
   8 |     int k
  16 |   class SBase2 (base)
  16 |     (SBase2 vtable pointer)
  24 |     int k
  28 |   class SBase3 (base)
  28 |     int k
  32 |   int i
  36 |   char c
  40 |   float f
  48 |   double d
  56 |   short s
  64 |   class VBase (virtual base)
  64 |     (VBase vtable pointer)
  72 |     int j
     | [sizeof=80, dsize=76, align=8
     |  nvsize=58, nvalign=8]

Эти выходные данные показывают конкретные смещения памяти для каждой переменной-члена, а также расположение таблиц виртуальных функций и базовых классов.

Понимая память компоновки объектов, вы можете получить представление о том, как работают динамические приведения и операции переинтерпретации, а также принимать обоснованные решения при манипулировании указателями объектов.