Как хранятся структуры в памяти?

#cpp #память #структуры

Прочитал, что поля структуры хранятся в памяти последовательно(в порядке объявления)
(+- платформ.зависимое выравнивание). Вопрос такой: как влияют методы в структурах
на их расположение в памяти?
Предположим, есть структура вида:

struct my_Struct{
double n;
void meth();
char ch;
    }


Как экземпляр этой структуры (а именно его поля) будут расположены в памяти? 
И ещё, применимы ли все знания по структурам(и их расположению в памяти) к классам?
И есть ли какая-то разница (с точки зрения памяти) между обычными методами и перегрузками
/ конструкторами / деструкторами?
    

Ответы

Ответ 1

Во-первых, как правильно заметили в комментариях, в С++ структур нет. Ключевое слово
struct создает классы, в которых поля и родители по умолчанию публичные.
Какой-то другой разницы между struct и class, с точки зрения стандарта, насколько
я знаю, нет. 



Поля классов хранятся в порядке объявления только если спецификатор доступа (public/private/protected)
у них одинаковый.

Если спецификатор доступа одинаковый, то из двух полей в памяти идет раньше то, которое
в определении класса написано выше. Если спецификатор доступа у двух полей разный,
то компилятор вправе расположить их относительно друг друга как угодно.

В частности, соответствующий стандарту компилятор может располагать все поля в памяти
по порядку, игнорируя спецификаторы доступа. А может сложить в кучку отдельно private,
protected и public. Могут быть какие-то другие варианты.

Пруф: [class.mem]/19


  Non-static data members of a (non-union) class with the same access control are
allocated so that later members have higher addresses within a class object. The order
of allocation of non-static data members with different access control is unspecified.
Implementation alignment requirements might cause two adjacent members not to be allocated
immediately after each other; so might requirements for space for managing virtual
functions and virtual base classes.




У каждого экземпляра одного класса, очевидно, свой набор из всех нужных полей.

Но вот методы у всех экземпляров одного класса общие - они не занимают место в экземплярах
класса и не влияют на его размер в байтах.*
(Не считая указателя на vtable для виртуальных функций.)

Обычно методы реализуются так же, как и обычные функции, но с добавленным невидимым
параметром this. Так что нет смысла в каждом экземпляре хранить какую-то информацию
о методах, не считая vtable pointer.



*Хотя разницы между class и struct быть не должно, и хотя не виртуальные методы на
размер класса влиять не должны, мне у нас на SO недавно попался пример, в котором GCC
с определенными настройками убирал выравнивание из struct как только к нему добавляли
один любой метод, либо когда struct меняли на class. Видимо для совместимости с каким-то
С-шным компилятором. Если кто-то найдет больше информации по этой теме, буду благодарен.


Ответ 2

Методы никак не влияют на расположение в памяти (посмотреть). Методы априори не могут
занимать память объектов (методы ведь не создаются для каждого объекта отдельно). Метод
- (на низком уровне) это функция для которой просто передается указатель this с помощью
регистра процессора. Из ранее приведенной ссылки:


lea rax, [rbp-12] - взятие адреса объекта (начала последовательности байт принадлежащих
объекту) и помещение его в регистр. Далее метод будет работать как обычная функция,
зная, что в нужном регистре хранится указатель на текущий объект.


Различие между структурой и классом только в доступности по умолчанию: структуры
- public, классы - private (все члены по умолчанию имеют указанный спецификатор доступа)
(class).
Перегруженные функции - это разные функции (каждая из них имеет собственный адрес).
Какая именно функция будет вызвана компилятор решит во время компиляции (в отличии
от виртуальных методов). Посмотреть.