C++中类内的成员变量和成员函数分开存储，只有非静态成员变量才存储在类的对象上

 

你想理解的核心是：在 C++ 中，一个类的对象占用的内存空间，只包含它的非静态成员变量，而成员函数和静态成员变量是所有对象共享的，并不占用单个对象的内存。这个概念是理解 C++ 类内存布局的关键。

一、用通俗的比喻理解

可以把类想象成一个工厂的设计图纸，对象就是根据图纸生产出来的具体产品：

• 非静态成员变量：相当于每个产品独有的属性（比如手机的序列号、颜色），每个产品都有一份，占用产品自身的空间。
• 成员函数：相当于图纸上标注的 “使用方法”（比如手机的 “打电话” 功能），所有产品都遵循同一个方法，图纸只需要一份，不需要每个产品都带一份。
• 静态成员变量：相当于工厂的 “公共库存”（比如生产的手机总数），属于工厂所有，不是某个产品的属性，所有产品共享这个数值。

二、分点详细解释 & 代码验证

1. 非静态成员变量：属于对象，占用对象内存

每个对象的非静态成员变量都是独立的，修改一个对象的非静态成员变量，不会影响其他对象。对象的内存大小，本质上就是所有非静态成员变量的大小之和（可能有内存对齐，略大）。

代码验证：

 

#include <iostream>
using namespace std;class Phone {
public:// 非静态成员变量：每个对象独有string color;  // 字符串类型，占用内存int price;     // 整型，4字节（32/64位系统）// 成员函数（非静态）void call() {cout << "打电话" << endl;}
};int main() {Phone p1;p1.color = "白色";p1.price = 5999;Phone p2;p2.color = "黑色";p2.price = 6999;// 输出对象占用的内存大小（包含color和price，因string是复杂类型，大小固定为8字节（64位）+4字节=12字节，内存对齐后可能为16字节）cout << "单个Phone对象的大小：" << sizeof(p1) << endl;return 0;
}

 

输出（64 位系统）：

plaintext

 

单个Phone对象的大小：16

 

可以看到，对象的大小只和非静态成员变量有关，完全不包含成员函数的大小。

2. 成员函数：所有对象共享，不占用对象内存

不管类有多少个成员函数，也不管创建了多少个对象，这些成员函数的代码只在内存中存在一份。当调用对象的成员函数时，编译器会隐式地把对象的地址传给函数（通过this指针），函数再通过this访问该对象的非静态成员变量。

关键证明：即使给类添加多个成员函数，对象的内存大小也不会变：

 

class Phone {
public:string color;int price;void call() {}void sendMsg() {}void takePhoto() {}
};int main() {// 大小依然是16字节（仅包含color和price）cout << sizeof(Phone) << endl; return 0;
}

 

3. 静态成员变量：所有对象共享，不占用对象内存

静态成员变量用static修饰，属于类本身，而不是某个对象。它在程序启动时就分配内存，所有对象都访问同一份静态成员变量。

代码验证：

 

class Phone {
public:string color;int price;static int totalCount;  // 静态成员变量：记录生产的手机总数
Phone() {totalCount++;  // 每创建一个对象，总数+1
    }
};// 静态成员变量必须在类外初始化
int Phone::totalCount = 0;int main() {Phone p1;Phone p2;Phone p3;// 所有对象共享totalCount，输出3cout << "手机总数：" << Phone::totalCount << endl;// 对象的大小依然是16字节，不包含totalCountcout << "对象大小：" << sizeof(p1) << endl;return 0;
}

 

 

输出：

plaintext

 

 

手机总数：3
对象大小：16

 

三、特殊情况：空类

如果一个类没有任何非静态成员变量（空类），C++ 为了区分不同对象的地址，会给空类分配1 字节的内存，而成员函数依然不占用这 1 字节。

 

class Empty {
public:void func() {}  // 成员函数不占用对象内存
};int main() {cout << sizeof(Empty) << endl;  // 输出1return 0;
}

 

总结

1. 非静态成员变量：属于单个对象，是对象内存的核心组成部分，修改一个对象的非静态成员变量不会影响其他对象。
2. 成员函数（无论是否静态）：所有对象共享一份代码，不占用单个对象的内存，非静态成员函数通过this指针关联到具体对象。
3. 静态成员变量：属于类本身，所有对象共享，不占用单个对象的内存，需在类外初始化。

这个规则的核心目的是节省内存—— 如果每个对象都存储一份成员函数代码，会造成极大的内存浪费，而共享函数代码、仅存储独有的数据（非静态成员变量）是最高效的设计。