如何为班级的私人和公共成员分配内存

Question

在一个类中,私有成员是在公共成员的单独内存中分配的,还是按照定义的顺序分配的所有成员？

例如,

class A { 

private:  
    int a1;
    int a2:3;  
public:  
    int z;  
    int a3:2;  
    int a4:5;  
private:
    int a5:2;
}

是a1,a2和a5凑钱进行内存分配或者是单纯a1,a2,a3,a4,a5？

如果发生夜总会,可能会在比特字段的情况下改变班级的大小.

Answer 1

在给定的可访问性块中,成员的顺序被保留,但在可访问性块之间,成员顺序在C++ 03中未指定.这意味着a1,a2,a5,z,a3,a4在上面的示例中将是有效的顺序.
在C++ 11中,这一点得到了加强,因此具有相同可访问性的成员必须按声明的顺序放置.(例如,在您的示例中禁止a5 a1 a2 f a3 a4,因为在示例中a1和a2之后声明了a5)未指定具有不同可访问性的成员之间的顺序.
编译器可以在任何成员之间插入填充(例如,为了保持对齐)
位字段的表示未指定.它们可以按任何顺序放置,不遵守任何先前的规则.因为你不能获取位字段的地址,所以没有机制来观察它.

具体标准参考(强调我的):

C++ 03 9.2 [class.mem]/12:

声明没有插入访问说明符的(非联合)类的非静态数据成员,以便后面的成员在类对象中具有更高的地址.由访问说明符分隔的非静态数据成员的分配顺序未指定(11.1).实施对齐要求可能导致两个相邻成员不能立即分配; 因此,可能需要空间来管理虚拟功能(10.3)和虚拟基类(10.1).

N3376(C++ 11草案的第一篇文章)9.2 [class.mem]/13:

(非联合)类的非静态数据成员与同一接入控制(第11)被分配,使得后来构件具有类对象内的较高地址.具有不同访问控制的非静态数据成员的分配顺序是未指定的.实施对齐要求可能导致两个相邻成员不能立即分配; 因此,可能需要空间来管理虚拟功能(10.3)和虚拟基类(10.1).

N3376 9.6 [class.bit]/1:

[...]类对象中位域的分配是实现定义的.位字段的对齐是实现定义的.[...]

/ 3:

[...]运算符地址&不应用于位域,因此没有指向位域的指针.[...]

Answer 2

C++答案:

我可能会错过一些东西,如果我这样做,请发表评论.

在C++中,基于类的类型放置了对象.在标准中,我相信只有几种类型的类可以保证成员的排序.

POD或Plain Old Data类/结构的布局与它们出现的完全相同.每个成员跟随上面声明的成员添加填充.POD类/结构是不包含任何访问修饰符的类,没有任何用户定义的构造函数/析构函数.没有静态声明的成员,并且只包含POD成员类型.

例如:

struct POD {
    int x;
    int y;
    int z;
};

大多数其他类型的类没有定义成员在内存中的布局方式.如果类/结构具有多个访问修饰符,则编译器可以自由地将成员放置在它认为合适的位置.同样,C++应该与Java类似,因为对于大多数不涉及使用硬件的情况,你不应该非常关心它的布局.

在删除java标记之前添加了以下内容,但仍留待将来参考.

Java答案:

Java不保证对象在内存中的布局方式,你不应该在乎.JVM可以自由地在内存中布置对象.这意味着对象甚至不必连续存储器.

现在,在我所知道的任何JVM中都没有这样做.一个更好的猜测是,它将对象与C++中的对象类似.其中每个父类成员放置在子成员之前,并且类中的每个成员根据具有所需填充的大小连续布局.

如果要检查特定对象在内存中的布局方式,可以使用反射和sun.misc.Unsafe类.