Question

我正在尝试最小化我的类在内存中占用的大小（包括数据和指令）。我知道如何最小化数据大小，但我不太熟悉GCC如何放置成员函数。

它们是否存储在内存中，与它们在类中声明的顺序相同？

Answer 1

出于内存数据表示的目的，C ++ class可以有普通或静态成员函数，或者virtual成员函数（包括一些virtual析构函数，如果有的话）

普通或静态成员函数不占用数据存储器中的任何空间，但是当然它们的编译代码需要一些资源，例如作为文本中的二进制代码或可执行文件或进程的code segment。当然，他们还可以在call stack上需要static数据（或线程局部数据）或本地数据（例如局部变量）。

^{我的回答是面向Linux的。我不了解Windows，也不知道GCC是如何处理它的。}

虚拟成员函数通常通过virtual method table（或 vtable ）实现;具有一些虚拟成员函数的class通常具有指向该vtable的单个（假设单个 - inheritance）vtable指针的实例（实际上是文本段中包含的一些数据）。

^{请注意，vtables不是强制性的，并且不是C ++ 11标准所要求的。但我不知道任何不使用它们的C ++实现。}

当你使用multiple-inheritance事情变得更复杂时，对象可能会有几个 vtable指针。

因此，如果您有class（根类或使用单继承），虚拟成员函数的消耗是每个实例一个vtable指针（加上小空格）单个 vtable本身所需要的）。如果你只有一个虚拟成员函数（或析构函数）或者其中的一千个（改变的是vtable本身），它就不会改变（对于每个实例）。每个类都有自己的单个 vtable（除非它没有虚拟成员函数），并且每个实例通常都有一个（对于单继承情况）vtable指针。

GCC编译器可以按照自己的意愿自由组织vtable（它的顺序和布局是你不应该关心的实现细节）;另见this。在最近的GCC版本的实践中（对于单继承），vtable指针是对象的第一个单词，vtable包含虚拟方法声明顺序的函数指针，但是你不应该依赖这些细节。

GCC编译器可以按照自己的意愿自由组织代码段中的函数，并且它实际上会对它们进行重新排序（例如，用于优化）。上次我看，它按相反的顺序排序。但你当然不应该依赖那个命令！ BTW GCC可以内联函数（即使未标记为inline）并在优化时克隆函数。您还可以使用link-time optimizations编译和链接（例如make CXX='g++ -flto -Os'），然后您可以要求profile-guided optimizations（GCC：{{1} }，-fprofile-generate，-fprofile-use等...）

您不应该依赖于编译器（和链接器）如何组织功能代码或 vtables 。 将优化保留给编译器（此类优化取决于您的目标机器，编译器标志和编译器版本）。您也可以使用function attributes向GCC（或Clang / LLVM）编译器提供提示（例如-fauto-profile，__attribute__((cold))等等。）

如果你真的需要知道函数是如何放置的（IMHO是非常错误的），请研究生成的汇编代码（例如使用__attribute__((noinline))）并注意它可能因编译器版本而异！

如果您需要在运行时在Linux和Posix系统上从名称中找出函数的地址，请考虑使用dlsym（对于Linux，请参阅dlsym(3)，其中也记录g++ -O -fverbose-asm -S }）。请注意name mangling，您可以通过声明dladdr等功能来禁用该功能（请参阅C++ dlopen minihowto）。

顺便说一句，您可以编译并链接extern "C"（这对-rdynamic等非常有用......）。如果您确实需要知道函数的地址，请使用nm(1)作为dlopen 您的可执行文件。

您可能还会阅读目标平台（和编译器）的ABI规范和calling conventions，例如Linux x86-64 ABI spec

Answer 2

我们假设我们有一个T类型，有4个实例方法。

class T {
    public:
        void member_function_1() { ... }
        void member_function_2() { ... }
        void member_function_3() { ... }
        void member_function_4() { ... }
};

如果我们实例化T的1个副本，或者我们实例化{100}个T副本，那么这些方法占用的内存量是相同的。

GCC如何在内存中存储成员函数？

2 个答案: