【C++】＜知识点＞ 类的大小计算

【1】类的大小只与下列因素相关：

• 类中非静态的成员变量
• 涉及子父类虚继承时，存在vbptr指针（若多继承，可能不止一个）
• 涉及虚函数时，存在vfptr指针（若多继承，可能不止一个）
• 涉及内存对齐机制

【2】注意：

• 类中静态成员变量存储在静态区，类中成员函数存储在代码区，均不占类的空间
• 所涉及的内存对齐机制与C语言中struct对齐方式类似
• 32位系统中，指针占4个字节；64位系统中，指针占8个字节
• 使用sizeof运算符可以计算某个类所占的内存空间（以字节为单位）

下述案例均在64位系统环境下进行解释!

【3】案例1：空类

#include <iostream>
using namespace std;

class A {

};

int main()
{
	cout << sizeof(A) << endl;	//1
	return 0;
}

案例1的解释说明：空类占1字节内存大小。

【4】案例2：多层继承

#include <iostream>
using namespace std;

class A {
private:
	int age;
public:
	void test() {}
};

class B : public A {
private:
	int age;
	double height;
public:
	virtual void test1() {}
};

class C : public B {
private:
	char c;
};

int main()
{
	cout << sizeof(A) << endl;//4
	cout << sizeof(B) << endl;//24
	cout << sizeof(C) << endl;//32
	return 0;
}

案例2的解释说明：

• A类只有int age（4个字节），因此占4字节。
• B类继承了A类，内部就有2个int类型数据（共8字节）、1个double类型数据（占8字节）、1个vfptr指针（占8字节）。由于这里计算的大小为24字节，已经是最大对齐数8的整数倍，因此B类占24个字节。
• C类继承了B类，在B类所占24字节的基础上，多了一个char类型数据（占1个字节）。总共计算得到25字节，但这不是最大对齐数8的整数倍。因此，根据内存对齐机制，C类占32字节。

【5】案例3：菱形继承（钻石继承）

#include <iostream>
using namespace std;

//动物类
class Animal {
public:
	int age;
};

//羊类
class Sheep : virtual public Animal {};

//驼类
class Tuo : virtual public Animal {};

//羊驼类
class SheepTuo :public Sheep, public Tuo {};

int main()
{
	cout << sizeof(Animal) << endl;	//4
	cout << sizeof(Sheep) << endl;	//16
	cout << sizeof(Tuo) << endl;	//16
	cout << sizeof(SheepTuo) << endl;//24
	return 0;
}

案例3的解释说明：

• Animal类仅存在一个int型变量，占4个字节。
• Sheep类虚继承了Animal类，内部有int age变量（4个字节）和vbptr指针（8个字节）。由于最大对齐数为8，因此Sheep类所占内存大小必须是8的整数倍，即16字节。
• Tuo类与Sheep类相同，占16字节。
• SheepTuo类多继承了Sheep和Tuo类，内部有int age（4个字节）和2个vbptr（共16个字节）。根据内存对齐机制，SheepTuo类占内存24字节。