C++关于类结构体大小和构造顺序,析构顺序的测试详解

概述

在C++中，类和结构体具有相同的定义方式，而它们的大小、内存分配方式，构造和析构顺序等等却有所不同。本文将从各个方面渐进式地介绍类和结构体之间的差异，希望能够帮助大家更好地理解和使用C++语言。

类和结构体的内存分配

在C++中，类和结构体可以直接定义成员变量和成员函数，并在其中定义多个类型的数据。但类和结构体所分配的内存空间却有所不同。

类

• 类中成员变量的分配时按照定义顺序从前向后依次分配的，且会考虑字节对齐。
• 类的内存分配中还涉及额外的空间用于存放虚函数表指针和虚基类指针。

结构体

• 结构体是按照它们在结构体定义中列出的顺序分配空间的，不考虑字节对齐。
• 如果结构体中有任何内存对齐的成员变量，类型大小将会被调整以保证其使用最小量的空间。

最好的做法是使用 sizeof 操作符检查类和结构体的大小，以便在代码中保持一致性，具体可见下面的示例：

class MyClass {
public:
    char ch;
    double value;
    int num;
};

struct MyStruct {
public:
    char ch;
    double value;
    int num;
};

cout << "Sizeof MyClass: " << sizeof(MyClass) << endl;
cout << "Sizeof MyStruct: " << sizeof(MyStruct) << endl;

以上代码将输出：

Sizeof MyClass: 24
Sizeof MyStruct: 17

其中，类占用24个字节，结构体占用17个字节。如果将 MyClass 中的 double value 放在 int num 之前，sizeof(MyClass) 的大小将变为16。

构造函数和析构函数

C++中的构造函数和析构函数是在对象创建和销毁时自动调用的成员函数。尽管类和结构体的构造函数和析构函数都是基本的C++操作，它们却有一些显著的不同，包括：

• 类中可以使用虚构造函数和虚析构函数，而结构体不行。
• 构造函数和析构函数的参数名称在类和结构体之间的名称可不同，但是类型必须匹配。
• 构造函数和析构函数的调用顺序包含类的继承层次结构和派生类的构造函数，具体见下面示例。

构造函数

在使用C++中的类和结构体时，构造函数会被自动调用以初始化对象中的数据成员。下面是一个构造函数的例子：

MyClass::MyClass() {
    cout << "Construct MyClass." << endl;
}

当实例化一个对象时，例如下面代码：

MyClass myClass;

上面的代码会自动调用 MyClass() 的构造函数，输出 "Construct MyClass."。

析构函数

析构函数需要注意销毁对象的顺序，下面是一个析构函数的例子：

MyClass::~MyClass() {
    cout << "Destruct MyClass." << endl;
}

当对象被删除时，例如下面代码：

MyClass* myClass = new MyClass();
delete myClass;

上面的代码会自动调用 MyClass() 的析构函数，输出 "Destruct MyClass."。

调用顺序

在使用到类的继承层次结构时，对象的构造和析构顺序变得非常重要。在子类对象的构造函数调用之前必须先调用基类对象的构造函数，同样，在子类对象析构函数调用之后必须最后调用基类对象的析构函数。下面是一个C++继承层次结构的示例：

class BaseClass {
public:
    BaseClass() {
        cout << "Construct BaseClass." << endl;
    }
    ~BaseClass() {
        cout << "Destruct BaseClass." << endl;
    }
};

class DerivedClass : public BaseClass {
public:
    DerivedClass() {
        cout << "Construct DerivedClass." << endl;
    }
    ~DerivedClass() {
        cout << "Destruct DerivedClass." << endl;
    }
};

在分配和释放 DerivedClass 对象时，构造函数和析构函数将会按照如下所示的顺序被调用：

DerivedClass* derivedClass = new DerivedClass();
delete derivedClass;

输出：

Construct BaseClass.
Construct DerivedClass.
Destruct DerivedClass.
Destruct BaseClass.

在以上示例中，首先调用的是 BaseClass 的构造函数，然后是 DerivedClass 的构造函数。最后销毁对象时则先调用DerivedClass 的析构函数，然后再调用 BaseClass 的析构函数。

总结

C++是一个强大的语言，类和结构体以及它们的构造函数和析构函数对于语言的使用具有重要的作用。本文介绍了类和结构体之间的差异以及在使用它们时需要注意的问题，希望对大家有所帮助。如果你还有疑问或者想要更深入了解C++的一些特性，请继续关注我们的网站。