由static_cast和dynamic_cast到C++对象占用内存的全面分析

2020-01-06 16:38:13王振洲


class Base{
  public:
    Base():m_b(4){};
    int m_b;
    virtual void m_funcB(){cout << "base" << endl;};
};

class Derived:public Base{
  public:
    Derived():m_d(3){};
    int m_d;
    void m_funcD(){cout << "derived" << endl;};
};
int main(){
  Derived* p = dynamic_cast<Derived*>(new Base());
  cout << p->m_d << endl;
  p->m_funcD();
}

运行结果会是什么?程序崩溃了。原因就是我们执行了p->m_d,而p这个时候是一个空指针。原因在于利用dynamic_cast进行类型转换时会进行安全检查,在这里我们将一个父类指针转换为子类指针,这被认为是一个无效操作,因此返回NULL,因此p成了空指针。所以当我们利用dynamic_cast进行了转换后,只要对得到的指针进行检查,就可以知道转换是否成功。static_cast则没有提供这种检查,这就是dynamic_cast比static_cast安全的原因。

现在稍微离开一下正题,如果把打印m_d这句注释掉,执行p->m_funcD()这一句后,发现还是能够打印出”derived”。等我们总结dynamic_cast和static_cast的区别后就对这个现象进行讨论。

dynamic_cast和static_cast的区别:

dynamic_cast可以实现运行期类型安全检查,是一种更加安全的方法,但是仅仅对多态类型有效,而且只能用于指针或者引用类型的转换上。static_cast则可应用与任何类型,而且不需要类型实现了多态。static_cast的应用更加广泛,但是dynamic_cast更加强大和安全。

对象占用内存分析:

下面看一下我们两次提到的现象:为什么通过一个实际指向了基类对象的子类指针调用子类的方法,既然没有出现错误并且可以顺利调用?

一个类无非就是包含两种成员:数据和方法。那么当我们实例化出一个对象的时候,这个对象包含了哪些东西,实际占用的内存大小是多少?写一段代码试一试:


class Base{
  public:
    Base():m_b(4){};
    int m_b;
    virtual void m_funcB(){cout << "base" << endl;};
};
class Derived:public Base{
  public:
    Derived():m_d(3){};
    int m_d;
    void m_funcD(){cout << "derived" << endl;};
};
int main(){
  cout << sizeof(Base) << endl;  
  cout << sizeof(Derived) << endl;
}

打印出的结果分别是8和12。

那么一个类或者说对象占用的内存到底怎么计算呢?以Base为例,首先成员变量m_b占用了4个字节,其次,由于m_funcB是虚函数,因此要有一张虚函数表,其实就是一个指向表的指针,无论是什么类型的指针,占用的大小总是4字节,因此base占用了8个字节的大小。而Derived除了继承了Base的成员m_b之外,也保存了虚函数表的地址,还有自己的成员变量m_d,所以占用了12个字节。