GCC如何在内存中存储成员函数

为了在内存中表示数据，c++ class可以有普通成员函数或静态成员函数，也可以有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在数据内存中不占用任何空间，但是它们编译的代码当然会占用一些资源，例如，作为可执行文件或进程的文本或代码段中的二进制代码。当然，它们也可以需要static数据(或线程本地数据)，或调用堆栈上的本地数据(例如本地变量)。

^{我的答案是面向Linux的。我不懂Windows，也不知道GCC是怎么工作的}

虚成员函数通常通过虚方法表(或vtable)实现;具有一些虚成员函数的class通常具有单个(假设单继承)虚表指针的实例，该虚表指针指向该虚表(实际上是打包在文本段中的一些数据)。

^{注意，变量不是强制性的，c++ 11标准也不要求它。}

当您使用多重继承时，事情变得更加复杂，对象可能具有多个虚函数表指针。

因此，如果您有一个class(根类或使用单继承)，则虚拟成员函数的消耗是每个实例一个虚值表指针(加上单个虚值表本身所需的小空间)。如果你只有一个虚成员函数(或析构函数)或一千个这样的虚成员函数(改变的是虚函数表本身)，它不会改变(对于每个实例)。每个类都有自己的单个虚值表(除非它没有虚成员函数)，并且每个实例通常有一个虚值表指针(对于单继承情况)。

GCC编译器可以自由地组织虚值表(它的顺序和布局是你不应该关心的实现细节);再看看这个。在大多数最新的GCC版本中(对于单继承)，虚函数表指针是对象的第一个字，虚函数表按照虚方法声明的顺序包含函数指针，但您不应该依赖于这些细节。

GCC编译器可以自由地组织代码段中的函数，它实际上会重新排序它们(例如为了优化)。上次我看的时候，它们是倒序排列的。但是你当然不应该依赖这个顺序!顺便说一句，GCC可以在优化时内联函数(即使没有标记为inline)和克隆函数。你也可以编译和链接与链接时优化(例如make CXX='g++ -flto -Os')，你可以要求配置文件引导的优化(对于GCC: -fprofile-generate, -fprofile-use, -fauto-profile等…)

你不应该依赖于编译器(和链接器)如何组织函数代码或虚表。将优化留给编译器(这种优化取决于您的目标机器、编译器标志和编译器版本)。你也可以使用函数属性给GCC(或Clang/LLVM)编译器(例如__attribute__((cold)), __attribute__((noinline))等....)提示

如果你真的需要知道函数是如何放置的(我认为这是非常错误的)，研究生成的汇编代码(例如使用g++ -O -fverbose-asm -S)，并意识到它可能因编译器版本而异!

如果您需要在Linux和Posix系统上在运行时从函数的名称中查找函数的地址，请考虑使用dlsym(对于Linux，请参阅dlsym(3)，它也记录了dladdr)。注意名称混淆，可以通过声明extern "C"这样的函数来禁用它(参见c++ dlopen minihowto)。

BTW，你可以编译和链接-rdynamic(这是非常有用的dlopen等…)。如果你真的需要知道函数的地址，使用nm(1)作为nm -C your-executable。

您也可以阅读针对目标平台(和编译器)的ABI规范和调用约定，例如Linux x86-64 ABI规范。

假设我们有一个类型T，它有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() { ... }
};