C++類的大小

1、C++結構體和類的關系

為什么講C++類的大小要提到結構體呢，因為可能很多和我一樣的學子，接觸過C語言的結構體對齊，但不明白類的大小怎么計算，這其中都要用到內存對齊的概念，對於內存對齊的概念之前已經說過了，可以參考這篇博客結構體字節對齊和共用體大小 - 學渣的C/C++ - 博客園 (cnblogs.com)。明白結構體的內存大小計算后，就要明白類和結構體的關系：

在C++中，結構體和類的唯一區別就是：  結構體和類具有不同的默認訪問控制屬性。

　　類中，對於未指定訪問控制屬性的成員，其訪問控制屬性為私有類型（private）。

　　結構體中，對於未指定任何訪問控制屬性的成員，其訪問控制屬性為公有類型（public）。

所以結構體的大小和類的大小是一樣的，在C++中，結構體也可以實現實現繼承和多態（可能很驚訝，可以去看看這篇博文C++中結構體與類的區別 - 花菜餄餎 - 博客園 (cnblogs.com)），還要明確，靜態成員變量和成員函數所占用的空間肯定不是結構體或類的空間。還有就是空的類的大小是1字節，以方便類進行實例化。代碼進行驗證：

#include <iostream>
using namespace std;

struct Node {

};

class Test{

};

int main () {
    cout << "sizeof(struct Node) = " << sizeof(Node) << endl; 
    cout << "sizeof(class Test) =" << sizeof(Test) << endl;
    system("pause");
    return 0;

}

代碼運行結果為：

 

 2、繼承類的大小

繼承允許我們依據另一個類來定義一個類，會把一個類的成員大小都繼承下來，所以繼承了的派生類大小一定要考慮基類的大小，首先考慮的最大對齊數，派生類的最大對齊數要考慮基類的最大對齊數。下面以實際代碼進行說明：

#include <iostream>
using namespace std;


class Base{
public:
    void func() {  //成員函數不占用類的空間大小

    }
private:
    static int m_val1; // 靜態成員不占用類的空間
    int m_valInt;
    char m_valChar;
    double m_valDouble;
};

class Son:public Base{
public:
    static int func() { //靜態成員函數也不占用內存空間
        return 0;
    }
private:
    int m_sonValint;
};


int main () {
    cout << "sizeof(Base) = " << sizeof(Base) << endl; 
    cout << "sizeof(Son)  = " << sizeof(Son) << endl;
    system("pause");
    return 0;

}

代碼運行結果為：

 

 可以明確，靜態成員變量和成員函數所占用的空間類的空間，所以Base類的最大對齊數為double類型的大小（8字節），按照順序存儲，Base類的大小計算應該為：

sizeof（Base）= 4 + 1 + 3（浪費） + 8 = 16字節

Son類繼承了Base類，它的最大對齊數也就是8字節，所以Son類的大小計算應該為：

sizeof（Son)  = 4 + 1 + 3（浪費） + 8 + 8 = 24字節

注意類的也要考慮存儲順序，如果把Base類中的m_valChar放到m_valDouble后面，Base類的大小計算就變成了：

sizeof（Base）= 4 + 4（浪費）+ 8 + 1 + 7（浪費）= 24字節

Son類的大小就算就變成了：

sizeof（Son）= 4 + 4（浪費）+ 8 + 1 + 3（浪費） +  4= 24字節

由此可以推算出多繼承類的大小計算，菱形繼承也是一樣，都會繼承基類的內存，尤其注意虛繼承的情況，虛繼承只是避免了菱形繼承出現的二義性，但不是不繼承，如以下代碼：

#include <iostream>
using namespace std;

class Base{
public:
    void func() {  //成員函數不占用類的空間大小

    }
public:
    double m_valDouble;
};

class Son1:virtual public Base{}; //虛繼承
class Son2:virtual public Base{}; //虛繼承
class GrandSon:public Son1,public Son2{};

int main () {
   
    cout << "sizeof(GrandSon)  = " << sizeof(GrandSon) << endl;
    GrandSon gs;
    // gs.m_valDouble = 10; //如果不是虛繼承就會出現二義性
    
    system("pause");
    return 0;

}

代買運行結果為：

 

 上述GrandSon的依舊為16字節，因為它從Son1繼承來了一份，又從Son2繼承來了一份，所以，虛繼承只是避免了訪問的二義性，也可見菱形繼承會對內存空間造成浪費 。

3、多態類的大小

多態類唯一的區別就是計算類大小要考慮到虛寒表指針的大小，指針的大小和系統相關，32位機器為4字節，64位機器為8字節，指針的大小也要作為最大對齊數的考慮范圍。代碼說明如下：

#include <iostream>
using namespace std;

class Base{
public:
    virtual void func() = 0; //純虛函數,會生成虛函數表指針
public:
    char m_valChar;
};

class Son: public Base{
public:
    void func() {};
public:
    int m_SonvalInt;
};

int main () {
   
    cout << "sizeof(Base) = " << sizeof(Base) << endl;
    cout << "sizeof(Son)  = " << sizeof(Son) << endl; 

    system("pause");
    return 0;

}

代碼運行結果為：

 

 Base類的大小為8字節，是因為虛函數表指針占用了4字節，所以Base類的最大對齊數為4字節，虛函數表在構造函數的時候就會生成，所以，虛函數表指針肯定優先存儲，所以Base類大小的計算為：

sizeof（Base） = 4 + 1 + 3（浪費） = 8字節

則Son類的大小計算為：

sizeof（Son）= 4 + 1 + 3（浪費） + 4 = 12字節