C++对象内存故事， 一个对象是如何由子对象来构成的？

关于对象的数据成员，请读者记住下述两个结论：

• 每个对象拥有独立的存储空间，存储自己的数据成员。
• 相同类型的对象所拥有的数据成员，其类型、数量和名称相同。例如，dora和peter都是Person类型的对象，所以他们都有姓名、身份证号、性别、体重等属性。

本文引用自作者编写的下述图书; 本文允许以个人学习、教学等目的引用、讲授或转载，但需要注明原作者"海洋饼干叔
叔"；本文不允许以纸质及电子出版为目的进行抄摘或改编。
1.《Python编程基础及应用》，陈波，刘慧君，高等教育出版社。免费授课视频 Python编程基础及应用
2.《Python编程基础及应用实验教程》, 陈波，熊心志，张全和，刘慧君，赵恒军，高等教育出版社Python编程基础及应用实验教程
3. 《简明C及C++语言教程》，陈波，待出版书稿。免费授课视频

下述C++程序通过对一个Person对象的解析，来说明一个Person类型的对象是如何由其他子对象来构成，以及这些子对象是如何存储在一个Person对象的内部的。

1   //Project - PersonMemory
2   #include <iostream>
3   #include <stdio.h>
4   using namespace std;
5   ...                     //...表示代码有省略
6   class Person{
7   public:
8       string sName;       //姓名
9       string sID;         //身份证号
10       GenderType gender;  //性别
11       int iWeight;        //体重，以克为单位
12    ...
13   };  //注意末尾的分号不能少
14   
15   int main(){
16       printf("sizeof(Person) = sizeof(string) x 2 + sizeof(GenderType) "
17              "+ sizeof(int)\n= %lld x 2 + %lld + %lld \n= %lld\n",
18              sizeof(string),sizeof(GenderType),sizeof(int),sizeof(Person));
19   
20       Person a("3604020001", "Peter Lee");
21   
22       printf("&a         = %p, sizeof(a)        = %lld\n",
23              &a, sizeof(a));
24       printf("&a.sName   = %p, sizeof(a.sName)  = %lld\n",
25              &a.sName, sizeof(a.sName));
26       printf("&a.sID     = %p, sizeof(a.sID)    = %lld\n",
27              &a.sID, sizeof(a.sID));
28       printf("&a.gender  = %p, sizeof(a.gender) = %lld\n",
29              &a.gender, sizeof(a.gender));
30       printf("&a.iWeight = %p, sizeof(iWeight)  = %lld\n",
31              &a.iWeight, sizeof(a.iWeight));
32   
33       return 0;
34   }

上述程序的执行结果为：

1   sizeof(Person) = sizeof(string) x 2 + sizeof(GenderType) + sizeof(int)
2   = 32 x 2 + 4 + 4
3   = 72
4   Person::Person(), sName = Peter Lee
5   &a         = 000000000062fd60, sizeof(a)        = 72
6   &a.sName   = 000000000062fd60, sizeof(a.sName)  = 32
7   &a.sID     = 000000000062fd80, sizeof(a.sID)    = 32
8   &a.gender  = 000000000062fda0, sizeof(a.gender) = 4
9   &a.iWeight = 000000000062fda4, sizeof(iWeight)  = 4

说明：在读者的计算机上，执行结果中的地址很可能与本书不同。此外，不同的编译器下，string类型的大小，GenderType类型的大小也可能与本书不同。

🚩第6 ~ 13行：一个Person类型的对象，依次包含sName、sID、gender及iWeight共4个数据成员，其类型分别为string、string、GenderType和int。

🚩第16 ~ 18行：打印Person、string、GenderType及int类型的字节数。执行结果的第1 ~ 3行证实，一个Person对象的大小正好等于两个string对象、1个GenderType对象及1个int对象的大小之和。即对象的尺寸等于构成该对象的全部子对象尺寸之和。

🚩第20行：定义Person类型的对象a，构造函数Person::Person()被执行，对a进行了初始化。

🚩第22 ~ 31行：打印了a的全部数据成员的地址及大小。根据输出结果，我们绘制了对象a的内存结构，见图13-2。

如图13-2所示，Person类型的对象a占据了从0x0062fd60开始的连续72个字节的空间。由于a属于自动变量，因此，其内存空间位于栈内。a的4个数据成员按定义顺序依次排列在这72个字节的空间内，其中，sName和sID各占32个字节，gender占4个字节，iWeight占4个字节。

如第5章所述，string类型的对象尺寸是固定的（如本例中的32个字节），但却可以存储几乎长度不限的字符串。其秘密在于：

• string对象内部并不存储实际的字符数组，对象内部所存储的只是用于管理实际字符数组的数据结构，例如指向实际字符数组的指针；
• string对象将实际的字符数组安排在**堆（heap）**里，并使用对象内部的指针指向申请的动态内存。此外，string对象还会根据实际存储的字符串的长度来动态调整所占用的堆空间，以避免浪费。

从图13-2可见，a.sName，a.sID的实际字符串事实上并不在对象内部，而是在堆里。在作者的计算机上，sizeof(Person)以及sizeof(a)均为固定的72个字节，不论a.sName以及a.sID所包含的字符串实际有多长。也就是说，使用sizeof操作符获得的对象尺寸不包含对象动态创建的部分。

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