C++对象的内存模型

类是创建对象的模板，不占用内存空间，不存在于编译后的可执行文件中；而对象是实实在在的数据，需要内存来存储。对象被创建时会在栈区或者堆区分配内存。

直观的认识是，如果创建了 10 个对象，就要分别为这 10 个对象的成员变量和成员函数分配内存，如下图所示：

不同对象的成员变量的值可能不同，需要单独分配内存来存储。但是不同对象的成员函数的代码是一样的，上面的内存模型保存了 10 份相同的代码片段，浪费了不少空间，可以将这些代码片段压缩成一份。

事实上编译器也是这样做的，编译器会将成员变量和成员函数分开存储：分别为每个对象的成员变量分配内存，但是所有对象都共享同一段函数代码。如下图所示：

成员变量在堆区或栈区分配内存，成员函数在代码区分配内存。如果你对 C/C++ 程序的内存分区不了解，请阅读《C语言内存精讲》专题。

【示例】使用 sizeof 获取对象所占内存的大小：

#include <iostream>
using namespace std;

class Student
{
private:
    char *m_name;
    int m_age;
    float m_score;
public:
    void setname(char *name);
    void setage(int age);
    void setscore(float score);
    void show();
};

void Student::setname(char *name)
{
    m_name = name;
}
void Student::setage(int age)
{
    m_age = age;
}
void Student::setscore(float score)
{
    m_score = score;
}
void Student::show()
{
    cout<<m_name<<"的年龄是"<<m_age<<"，成绩是"<<m_score<<endl;
}

int main()
{
    //在栈上创建对象
    Student stu;
    cout<<sizeof(stu)<<endl;
    //在堆上创建对象
    Student *pstu = new Student();
    cout<<sizeof(*pstu)<<endl;
    //类的大小
    cout<<sizeof(Student)<<endl;

    return 0;
}

运行结果：

12
12
12

Student 类包含三个成员变量，它们的类型分别是 char *、int、float，都占用 4 个字节的内存，加起来共占用 12 个字节的内存。通过 sizeof 求得的结果等于 12，恰好说明对象所占用的内存仅仅包含了成员变量。

类可以看做是一种复杂的数据类型，也可以使用 sizeof 求得该类型的大小。从运行结果可以看出，在计算类这种类型的大小时，只计算了成员变量的大小，并没有把成员函数也包含在内。

对象的大小只受成员变量的影响，和成员函数没有关系。

假设 stu 的起始地址为 0X1000，那么该对象的内存分布如下图所示：

m_name、m_age、m_score 按照声明的顺序依次排列，和结构体非常类似，也会有内存对齐的问题。