【C++】C++对象模型的sizeof问题

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昨天去了一家学长的公司，谈了谈我的疑惑，然后做了一份题。有一些收获，想跟大家分享一下。主要是C++对象的sizeof问题。

先上代码

#include "stdafx.h"
#include <stdio.h>

class A {};

class B {
	int _num;
};

class C {
	static int c_num;
};

class D {
public:
	virtual ~D(){};
	int _num;
};

class E : public D {
	char _char;	
};

class F : virtual public A {};

class G : virtual public F {};

class H : virtual public A {
	int _num;
};

class I : virtual public H {};

int main(int argc, char* argv[])
{
	printf("Size of A is %d\n", sizeof(A));
	printf("Size of B is %d\n", sizeof(B));
	printf("Size of C is %d\n", sizeof(C));
	printf("Size of D is %d\n", sizeof(D));
	printf("Size of E is %d\n", sizeof(E));
	printf("Size of F is %d\n", sizeof(F));
	printf("Size of G is %d\n", sizeof(G));
	printf("Size of H is %d\n", sizeof(H));
	printf("Size of I is %d\n", sizeof(I));
	return 0;
}

这里我在A和C的判断上出了问题，我将A和C都是写了4，但是结果都是1。下面是运行结果截图：

查了资料后发现，原来A之所以是1不是0的原因是因为C++中的一条规定：每个对象的地址都应该是独一无二的。这句话怎么理解呢，比如你A a[10]，就有10个A类型的对象了，如果sizeof(A) = 0的话，那这10个对象的地址不就都重合了么。之所以不为4呢，也是考虑到空对象既然没有东西，就尽量少占用资源，所以就只给它分配了一个字节。

至于C，static变量是所有该类型的对象通用的，所以c_num是存在静态变量区的，在sizeof(C)的计算时，并不会把c_num的大小计算进去，所以C跟A的sizeof其实是等价的。

B因为int占4个字节，所以size为4很好理解。D是有一个虚函数指针，一个int值，指针4个字节int4个字节，一共为8也很好理解。哦对了，虚函数指针是如果你的类存在虚函数，编译器就会帮你构造一个表，这个表里存的都是虚函数，而类内就会多出来一个隐藏的指针，这个指针指向虚函数表的表头。为了理解，我举个例子。

class FooOfVirtual {
public:
	int _num;
	virtual void foo1();
	virtual void foo2();
	virtual void foo3();
	virtual void foo4();
	virtual void foo5();
};

那么E为什么为12呢，这涉及到字节对齐的问题。字节对齐就是说，如果不按照适合其平台要求对 数据存放进行对齐，会在存取效率上带来损失。比如有些平台每次读都是从偶地址开始，如果一个int型（假设为32位系统）如果存放在偶地址开始的地方，那 么一个读周期就可以读出这32bit，而如果存放在奇地址开始的地方，就需要2个读周期，并对两次读出的结果的高低字节进行拼凑才能得到该32bit数据。更详细的可以去网上查阅资料理解。

我们来分析一下为何E为12，首先E继承自D，D为8，char为1字节。但是别忘了字节对齐，默认情况是读取变量中size最大的成员的字节数来对齐的，也就是int的4（当然虚函数指针也为4）.这么一来，char虽然是1个字节的变量，但是会自动后面补上 00 00 00，也就成了4个字节，共12个字节。

针对上面，我给出一个例子：

class Format1 {
	char a;
};

class Format2 {
	char a;
	char b;
};

class Format3 {
	char a;
	short b;
};

这三个类分别size为多少呢？结果分别是 1 2 4。为什么呢？第一个和第二个char型是size最大的，所以有效对齐值为1，2。第三个是short最大，所以有效对齐值为2,，2*2=4。还有，如果你想手动设置对齐值，那么看下面一个例子

class Format1 {
	char a;
	int b;
};

#pragma pack(push)
#pragma pack(1)

class Format2 {
	char a;
	int b;
};

#pragma pack(pop)

1和2的size分别为8  5。这是因为在Format2中，通过语句#pragma pack(1)将对齐值统一设置为了1.对4字节长度的int型变量来说，4%1 = 0；符合，char   有 1%1 =0符合。故不进行对齐操作。所以size为5。至于语句

#pragma pack(push)

#pragma pack(pop)

这两句前者是对齐值压栈，后者是对齐值出栈。类似于汇编的保护现场，很简单。这里再贴上一点关于有效对齐值优先取值的东西吧：

1.数据类型自身的对齐值：

对于char型数据，其自身对齐值为1，对于short型为2，对于int,float类型，其自身对齐值为4，对于double型，其自身对齐值为8，单位字节。 

2.结构体或者类的自身对齐值：其成员中自身对齐值最大的那个值。　　

3.指定对齐值：#pragma pack (value)时的指定对齐值value。　　

4.数据成员、结构体和类的有效对齐值：自身对齐值和指定对齐值中小的那个值。

好啦，继续回到我们的主题，现在是F，G，H，I的解释环节。可以这么理解，每虚继承一个类，当前类的大小有如下公式：

原来本身大小（为空时算0） + 4（指向虚继承的类的一个指针） + 虚继承的类的大小（为空时算0）  =  当前大小。

这样一来，是不是就能了解上面的size了？但是，但是！！来看一个例子：

#include "stdafx.h"
#include <stdio.h>

class A {};

class B : virtual public A {
	char b_num;
};

class C : virtual public A {
	char c_num;
};

class D : virtual public B, virtual public C {};

int main(int argc, char* argv[])
{
	
	printf("%d\n",sizeof(D));
	return 0;
}

也就是说A作为一个又被B又被C虚继承的基类，它在D中只有一个指针，也就是只占用一次4字节，这样一来，是不是公式又正确了呢。

另外要注意的是，虚继承跟继承的差别很大的哦，具体可以看这篇博文：这里是入口

好了，这次的C++对象模型的sizeof问题就到这里了，以小见大，这些细枝末节其实才是最能体现一个人的功力的地方。希望各位同学共勉。

【C++】C++对象模型的sizeof问题

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原文地址：http://blog.csdn.net/jxlaozhuan/article/details/51362552