C++中的内存对齐

最近在复习c++，看到了sizeof部分，对使用它来判断变量的长度有一点蒙，在网上四处找资料，在这里做一个总结

环境

MacOS 64位
g++ 4.2.1
不加任何预编译指令（比如 #pragma pack）

参考内容

这个我就写在前面了，因为这些文字或答案写的真的很好，我后面做的只是把它们整合在一起

普通的变量

char c;
short s;
int i;
double d;
std::cout << sizeof(c) << " " << sizeof(s) << " " << sizeof(i) << " " << sizeof(d);

输出如下

1 2 4 8

非常正常，要多大空间给多大空间

结构体

关于结构体

关于结构体变量分配有几个准则

结构体每个成员相对于起始地址的偏移能够被其自身大小整除，如果不能则在前一个成员后面补充字节
结构体总体大小能够被最宽的成员的大小整除，如不能则在后面补充字节，否则需要补充字节直到满足要求

简单的例子

struct S1 {
    char c;
    short s;
    int i;
    double d;
};

分析如下

相对复杂的例子

那么，如果把 int 放到第二个呢？为了增加复杂性，再在最后加一个 char 类型的变量，如下

struct S1 {
    char c;
    int i;
    short s;
    double d;
    char cc;
};

分析如下

类的大小

所有指针的大小为8

1	std::cout << sizeof(char ) << " " << sizeof(int ) << " " << sizeof(double *);

以上输出均为8

类中包含方法以及静态成员

class Base {
public:
    Base() {};

    void func() {
    }

    void func2() {
    }
    static int data;
};

Base b{};
std::cout << sizeof(b) << std::endl;

输出为1；

这些方法都是类的所有实例之间共享的，那个静态成员也和实例化的对象无关；

个人觉得就像是js中把方法挂载到prototype上一样；

空类的大小

构造函数，析构函数都可以看成是函数，不占空间，
因为一个空类也要实例化，所谓类的实例化就是在内存中分配一块地址，每个实例在内存中都有独一无二的地址。
所以编译器会给空类隐含的添加一个字节，这样空类实例化之后就有了独一无二的地址了。

最后输出为1

class Base {
public:
    Base() {};
    ~Base() = default;
};

// ....
Base b{};
std::cout << sizeof(b) << std::endl;
// 1

类中含有虚函数

关于虚函数的具体情况就不多数了，就是它一个指针指向一个虚函数表，而一个指针占8字节，所以输出都为8

同时，不管加多少虚函数结果都是一样的

class Base {
public:
    Base() {};

    virtual ~Base() = default;
};

class Base2 {
public:
    Base2() {};

    virtual void func() {};

    virtual ~Base2() = default;
};
//.....
Base b{};
Base2 b2{};
std::cout << sizeof(b) << " " << sizeof(b2) << std::endl;

类中包含属性

把之前结构体里的数据贴过来，输出的结果是一样的，为32

class Base {
public:
    Base() {};
private:
    char c;
    int i;
    short s;
    double d;
    char cc;
};

// ....
Base b{};
std::cout << sizeof(b) << std::endl;

类的继承

这个也只是和属性有关，子类中包含父类的属性

class Base {
private:
    char c;
    int i;
    short s;
};

class Derive : public Base {
public:
    Derive():Base(){};
private:
    double d;
    char cc;
};

Base b{};
Derive d{};
// 12 32
std::cout << sizeof(b) << " " << sizeof(d) << std::endl;

虚类继承

class Base {
public:
    virtual void func() = 0;
};

class Derive : public Base {
public:
    Derive() : Base() {};
    void func() {}
};

int main() {
    Derive d{};
    std::cout << sizeof(Base) << " " << sizeof(d);
}

输出为 8 8，说明子类实现了虚类的方法，依然有一个指针指向那个虚方法列表

Schwarzeni

环境