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C++类的实例化对象的大小之sizeof()

2024-07-28 01:25:56   217人阅读

      之所以写这篇《C++类的实例化对象的大小之sizeof()》，是因为在参加笔试的时候遇到如下这么一道题，当时感觉就是这个一个坑，但，我还是义无反顾的跳了下去，因为存在知识点盲区啊。现，总结一下，你不知道的C++类的实例化对象的大小之sizeof()。

class D
{
public:
	D()
	{

	}

	virtual ~D()
	{

	}

private:
	int a ;
	char *p;
};

实例一：

class A
{
};

A a;
cout << sizeof(a) << endl;
运行结果：1

解释：空类，没有任何成员变量或函数，即没有任何存储内容；但是由A a可知，空类仍然可以实例化。一个类能够实例化，编译器就需给它分配内存空间，来指示类实例的地址。这里编译器默认分配了一个字节，以便标记可能初始化的类实例，同时使空类占用的空间最少（即1字节）。

实例二：

class B
{
private:
	int a;
};
B b;
cout << sizeof(b) << endl;
运行结果：4

解释：当类中有其它成员占据空间时，那一个字节就不算在内了，如本题：结果是4，而不是1+4=5。

实例三：

class BB
{
private:
	int a ;
	char b;
};
BB bb;
cout << sizeof(bb) << endl;
运行结果：8

解释：什么？怎么会是8？不应该是4 + 1 = 5吗？这里考察了对齐，涉及到编译器的优化。对于大多数CPU来说，CPU字长的整数倍操作起来更快，因此对于这些成员加起来不够这个整数倍，有可能编译器会插入多余的内容凑足这个整数倍；此外，有时候相邻的成员之间也有可能因为这个目的被插入空白，这个叫做“补齐”（padding）。所以，C++标准紧紧规定成员的排列按照类定义的顺序，但是不要求在存储器中是紧密排列的。因此，如上的一个字节的char在存储时被补全了，成为了4个字节。

实例四：

class C
{
private:
	int a ;
	char *p;
};
C c;
cout << sizeof(c) << endl;
运行结果：8

解释：一般情况下，如果是指针，则无论指针指向的是什么数据类型，都占4个字节的存储空间。

实例五：

class D
{
public:
	D()
	{

	}

	virtual ~D()
	{

	}

private:
	int a ;
	char *p;
};
D d;
cout << sizeof(d) << endl;
运行结果：12

解释：考察虚函数。当类含有虚函数时，（不论是自己的虚函数，还是继承来的），那么类中就有一个成员变量信息：虚函数指针（4个字节），这个指针指向一个虚函数表，虚函数表的第一项是类的typeinfo信息，之后的项为此类的所有虚函数的地址。

更进一步的解释：当类中有虚函数的时候，编译器会为类插入一个我们看不及爱你的数据并建立一个表。这个表就是虚函数表，那个我们看不见的数据就是指向虚函数表的指针——虚表指针。虚函数表就是为了保存类中的虚函数的地址。我们可以把虚函数表理解成一个数组，数组中的每个元素存放的就是类中虚函数的地址。当调用虚函数的时候，程序不是像普通函数那样直接跳到函数的代码处，而是先取出虚表指针即得到虚函数表的地址，根据这个来到虚函数表里，从这个表理取出该函数的指针，最后调用该函数。

实例六：

class E
{
public:
	E()
	{

	}

	virtual ~E()
	{

	}

private:
	int a ;
	char *p;
	static int b;
};
E e;
cout << sizeof(e) << endl;
运行结果：12

解释：考察静态成员变量的内存分配。由于静态成员变量是在静态存储区分配空间的，它不属于实例的一部分，因此类中的static成员变量不占据空间。

实例七：

class F:public E
{
public:
	F()
	{

	}

	~F()
	{

	}

private:
	int c;
};
E e;
cout << sizeof(e) << endl;
运行结果：16

解释：派生类对象的存储空间 = 基类存储空间 + 派生类特有的非static数据成员的空间

实例八：

class G: public virtual E
{
public:
	G()
	{

	}

	~G()
	{

	}

private:
	int c;
};
G g;
cout << sizeof(g) << endl;
运行结果：20

解释：如果是虚继承的话，类对象的存储空间大小 = 基类的存储空间 + 派生类特有的非static数据成员的存储空间 + 每一个类的虚函数存储空间（这个是额外加的，即按照这个公式，sizeof(g) = 12(E基类的存储空间) + 4(G特有的非static数据成员的存储空间) + 4（E类的虚函数的存储空间，如果E类中有多个虚函数，只算一次））。

实例九：

class H: public virtual E
{
public:
	H()
	{

	}

	~H()
	{

	}

	virtual void GetValue()
	{

	}

private:
	int c;
};
H h;
cout << sizeof(h) << endl;
运行结果：24

解释：对比实例八，按照上面的解释：类对象的存储空间大小 = 基类的存储空间 + 派生类特有的非static数据成员的存储空间 + 每一个类的虚函数存储空间（sizeof(h) = 12(E基类的存储空间) + 4(G特有的非static数据成员的存储空间) + 4（E类的虚函数的存储空间，如果E类中有多个虚函数，只算一次）+ 4（H类的虚函数的存储空间，如果H类中有多个虚函数，只算一次））。

如上，就是我对于这种类型的总结，这种问题只能出现一次！！！

加油，放平心态。念念不忘，必有回响！！！

C++类的实例化对象的大小之sizeof()


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