问题
在提交代码的时候发现了代码中的一个问题:
大概意思是, 有一个pair类型的数据, 使用如下方式打印了pair的first的数据(实际上是代码写错了, 但是依然正常工作):
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| using ps = pair<uint64, float>;
ps p1(1, 1.1111);
printf("%p\n", p1);
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编译是正常的, 这时候怀疑打印的结果是不是正常的呢?
pair的实现
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| template<typename _U1, typename _U2> class __pair_base
{
#if __cplusplus >= 201103L
template<typename _T1, typename _T2> friend struct pair;
__pair_base() = default;
~__pair_base() = default;
__pair_base(const __pair_base&) = default;
__pair_base& operator=(const __pair_base&) = delete;
#endif // C++11
};
template<typename _T1, typename _T2>
struct pair
: private __pair_base<_T1, _T2>
{
typedef _T1 first_type; /// @c first_type is the first bound type
typedef _T2 second_type; /// @c second_type is the second bound type
_T1 first; /// @c first is a copy of the first object
_T2 second; /// @c second is a copy of the second object
//................................................................
}
|
如上, pair的first和second两个数据是pair的成员变量, pair没有虚函数, pair继承自__pair_base, 且__pair_base中没有成员变量, 到这里就可以回答上面的问题, 问题中的输出是没问题的.
以上结论可以参考C++类的内存分布(二)和C++类的内存分布.
验证
我们使用一小段代码验证上述结论, 源码在这里:
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| #include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
using uint64 = unsigned long long int;
using ps = pair<uint64, float>;
int main()
{
ps p1(1, 1.1111);
ps p2(2, 2.2222);
vector<ps> vp{p1, p2};
printf("%p\n", p1);
printf("%p\n", p2);
for (auto &p : vp) {
printf("%p\n", p);
}
}
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可以得到期望的输出:
不过并不推荐这样写, 这种写法依赖对函数/结构的了解程度. 本文仅是复习之前学习的一些知识来解释一些看似不太自然的问题.
扩展验证
还是有些不放心, 因为pair是一个struct, 虽然我们学过struct基本可以等价为class, 但是总归没有真正看过是怎么等价的. 所以我们用下面的代码大概验证一下class和struct的内存结构是不是一样的, 下面的验证不全面, 仅初步了解, 源码在这里:
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| #include <iostream>
using namespace std;
class A{
public:
char a;
int b;
};
struct B{
char a;
int b;
};
int main() {
A a;
a.a = 1;
a.b = 2;
B b;
b.a = 3;
b.b = 4;
printf("A.a = %d\n", a);
printf("B.a = %d\n", b);
printf("A.addr = %p\n", &a);
printf("B.addr = %p\n", &b);
printf("A.a.addr = %p\n", &(a.a));
printf("B.a.addr = %p\n", &(b.a));
}
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以上输出很奇怪:
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| A.a = 1
B.a = 174317315
A.addr = 0x7ffc0a63de28
B.addr = 0x7ffc0a63de20
A.a.addr = 0x7ffc0a63de28
B.a.addr = 0x7ffc0a63de20
|
我们本期望B.a输出是3, 但是我们得到了一个随机数, 所以可以观察后面的addr的输出, 这是符合预期的, class的基地址和第一个成员变量的地址一致, 那为什么B.a的输出不和期望呢?
考虑到是内存对齐的原因.
以上定义的成员a是一个char型, b是int型, 所以会向b对齐, 这时候按照%d解析基地址就可能有问题了, 我们改成这样的, 就能正常解析:
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| A a;
a.a = 65;
a.b = 2;
B b;
b.a = 66;
b.b = 4;
printf("A.a = %c\n", a); //A.a = A
printf("B.a = %c\n", b); //B.a = B
printf("A.addr = %p\n", &a);
printf("B.addr = %p\n", &b);
printf("A.a.addr = %p\n", &(a.a));
printf("B.a.addr = %p\n", &(b.a));
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这小结偏题了, 但是也是在提醒我们需要注意内存对齐.
小结
pair的first成员的地址和基地址一致;- 要注意
class/struct的内存对齐; - 仅量不要使用类的基地值访问类成员, 以免内存对齐/封装性等问题.