C++类的大小介绍

时间：2022-08-28 09:29:05|栏目：C代码|点击：次

1、C++结构体和类的关系

为什么讲C++类的大小要提到结构体呢，因为可能很多和我一样的学子，接触过C语言的结构体对齐，但不明白类的大小怎么计算，这其中都要用到内存对齐的概念，对于内存对齐的概念之前已经说过了，可以参考这篇博客：C++结构体字节对齐和共用体大小明白结构体的内存大小计算后，就要明白类和结构体的关系：

在C++中，结构体和类的唯一区别就是： 结构体和类具有不同的默认访问控制属性。

　　类中，对于未指定访问控制属性的成员，其访问控制属性为私有类型（private）。

　　结构体中，对于未指定任何访问控制属性的成员，其访问控制属性为公有类型（public）。

所以结构体的大小和类的大小是一样的，在C++中，结构体也可以实现实现继承和多态（可能很惊讶，可以去看看这篇博文：C++结构体与类的区别详情，还要明确，静态成员变量和成员函数所占用的空间肯定不是结构体或类的空间。还有就是空的类的大小是1字节，以方便类进行实例化。

代码进行验证：

#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;

}

代码运行结果为：

2、继承类的大小

继承允许我们依据另一个类来定义一个类，会把一个类的成员大小都继承下来，所以继承了的派生类大小一定要考虑基类的大小，首先考虑的最大对齐数，派生类的最大对齐数要考虑基类的最大对齐数。

下面以实际代码进行说明：

#include <iostream>
using namespace std;


class Base{
public:
    void func() {  //成员函数不占用类的空间大小

    }
private:
    static int m_val1; // 静态成员不占用类的空间
    int m_valInt;
    char m_valChar;
    double m_valDouble;
};

class Son:public Base{
public:
    static int func() { //静态成员函数也不占用内存空间
        return 0;
    }
private:
    int m_sonValint;
};


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

}

代码运行结果为：

可以明确，静态成员变量和成员函数所占用的空间类的空间，所以Base类的最大对齐数为double类型的大小（8字节），按照顺序存储，

Base类的大小计算应该为：

sizeof（Base）= 4 + 1 + 3（浪费） + 8 = 16字节

Son类继承了Base类，它的最大对齐数也就是8字节，

所以Son类的大小计算应该为：

sizeof（Son) = 4 + 1 + 3（浪费） + 8 + 8 = 24字节

注意类的也要考虑存储顺序，如果把Base类中的m_valChar放到m_valDouble后面，

Base类的大小计算就变成了：

sizeof（Base）= 4 + 4（浪费）+ 8 + 1 + 7（浪费）= 24字节

Son类的大小就算就变成了：

sizeof（Son）= 4 + 4（浪费）+ 8 + 1 + 3（浪费） + 4= 24字节

由此可以推算出多继承类的大小计算，菱形继承也是一样，都会继承基类的内存，尤其注意虚继承的情况，虚继承只是避免了菱形继承出现的二义性，但不是不继承，

如以下代码：

#include <iostream>
using namespace std;

class Base{
public:
    void func() {  //成员函数不占用类的空间大小

    }
public:
    double m_valDouble;
};

class Son1:virtual public Base{}; //虚继承
class Son2:virtual public Base{}; //虚继承
class GrandSon:public Son1,public Son2{};

int main () {
   
    cout << "sizeof(GrandSon)  = " << sizeof(GrandSon) << endl;
    GrandSon gs;
    // gs.m_valDouble = 10; //如果不是虚继承就会出现二义性
    
    system("pause");
    return 0;

}

代码运行结果为：

上述GrandSon的依旧为16字节，因为它从Son1继承来了一份，又从Son2继承来了一份，所以，虚继承只是避免了访问的二义性，也可见菱形继承会对内存空间造成浪费。

3、多态类的大小

多态类唯一的区别就是计算类大小要考虑到虚寒表指针的大小，指针的大小和系统相关，32位机器为4字节，64位机器为8字节，指针的大小也要作为最大对齐数的考虑范围。

代码说明如下：

#include <iostream>
using namespace std;

class Base{
public:
    virtual void func() = 0; //纯虚函数,会生成虚函数表指针
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;

}

代码运行结果为：