Speicherlayout von C-Objekten

Dynamische Umwandlungen und Neuinterpretationsvorgänge erfordern häufig die Manipulation von Objektspeicherzeigern. Schauen wir uns genauer an, wie C Objekte im Speicher organisiert, um diese Vorgänge besser zu verstehen.

Gemäß dem C-Standard wird das Speicherlayout nichtstatischer Datenelemente innerhalb einer Klasse oder Struktur in erster Linie durch ihre Deklarationsreihenfolge bestimmt. Mitglieder mit demselben Zugriffsspezifizierer werden in ihrer deklarierten Reihenfolge geordnet.

Neben Mitgliedsvariablen weisen Objekte auch Platz für Folgendes zu:

• Member-Funktionszeiger (virtuelle Funktionsverwaltung)
• Unterobjekte der Basisklasse
• Auffüll- und Ausrichtungsanforderungen

Das tatsächliche Speicherlayout ist von der Implementierung abhängig, aber viele Compiler halten sich an die Itanium ABI-Spezifikation. Dieses ABI bietet eine detaillierte Beschreibung des Objektspeicherlayouts, einschließlich der Reihenfolge der virtuellen Funktionstabellen, Basisklassen und Mitgliedsvariablen.

Demo zum Speicherlayout

Verwenden von Clang , können wir das Speicherlayout einer komplexen Klasse visualisieren:

class Class {
    // ...
};

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

Ausgabe:

   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]

Diese Ausgabe zeigt die spezifischen Speicheroffsets für jede Mitgliedsvariable sowie die Speicherorte der virtuellen Funktionstabellen und Basisklassen.

Durch Verständnis des Speichers Durch das Layout von Objekten können Sie Einblicke in die Funktionsweise dynamischer Umwandlungen und Neuinterpretationsvorgänge gewinnen und fundierte Entscheidungen bei der Manipulation von Objektzeigern treffen.