C++类所占内存大小计算

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说明:笔者的操作系统是32位的。

class A {};
sizeof( A ) = ?
sizeof( A ) = 1
明明是空类,为什么编译器说它是1呢?
空类同样可以实例化,每个实例在内存中都有一个独一无二的地址,为了达到这个目的,编译器往往会给一个空类隐含的加一个字节,这样空类在实例化后在内存得到了独一无二的地址.所以sizeof( A )的大小为1.

class B
{
public:
B() {}
~B() {}
void MemberFuncTest( int para ) { }
static void StaticMemFuncTest( int para ){ }
};
sizeof( B ) = ?
sizeof( B ) = 1
类的非虚成员函数是不计算在内的,不管它是否静态。

class C
{
C(){}
virtual ~C() {}
};
sizeof( B ) = ?
sizeof( B ) = 4
类D有一个虚函数,存在虚函数的类都有一个一维的虚函数表叫虚表,虚表里存放的就是虚函数的地址了,因此,虚表是属于类的。这样的类对象的前四个字节是一个指向虚表的指针,类内部必须得保存这个虚表的起始指针。在32位的系统分配给虚表指针的大小为4个字节,所以最后得到类C的大小为4.

class D
{
D(){}
virtual ~D() {}
virtual int VirtualMemFuncTest1()=0;
virtual int VirtualMemFuncTest2()=0;
virtual int VirtualMemFuncTest3()=0;
};
sizeof( D ) = ?
sizeof( D ) = 4
原理同类C,不管类里面有多少个虚函数,类内部只要保存虚表的起始地址即可,虚函数地址都可以通过偏移等算法获得。

class E
{
int m_Int;
char m_Char;
};
sizeof( E ) = ?
sizeof( E ) = 8
32位的操作系统int占4个字节,char占一个字节,加上内存对齐的3字节,为8字节。

class F : public E
{
static int s_data ;
};
int F:: s_data=100;
sizeof( F ) = ?
sizeof( F ) = 8
类F为什么跟类E一样大呢?类F的静态数据成员被编译器放在程序的一个global data members中,它是类的一个数据成员,但是它不影响类的大小,不管这个类实际产生了多少实例还是派生了多少新的类,静态成员数据在类中永远只有一个实体存在,而类的非静态数据成员只有被实例化的时候,他们才存在.但是类的静态数据成员一旦被声明,无论类是否被实例化,它都已存在.可以这么说,类的静态数据成员是一种特殊的全局变量.

class G : public E
{
virtual int VirtualMemFuncTest1(int para)=0;
int m_Int;
};
class H : public G
{
int m_Int;
};
sizeof( G ) = ?
sizeof( H ) = ?
sizeof( G ) = 16
sizeof( H ) = 20
可以看出子类的大小是本身成员的大小再加上父类成员的大小.如果父类还有父类,也加上父类的父类,这样一直递归下去。

class I : public D
{
virtual int VirtualMemFuncTest1()=0;
virtual int VirtualMemFuncTest2()=0;
};
sizeof( I ) = ?
sizeof( I ) = 4
父类子类工享一个虚函数指针,虚函数指针保留一个即可。

总结:
空的类也是会占用内存空间的,而且大小是1,原因是C++要求每个实例在内存中都有独一无二的地址。
(一)类内部的成员变量:
普通的变量:是要占用内存的,但是要注意内存对齐(这点和struct类型很相似)。
static修饰的静态变量:不占用内存,原因是编译器将其放在全局变量区。
从父类继承的变量:计算进子类中
(二)类内部的成员函数:
非虚函数(构造函数、静态函数、成员函数等):不占用内存。
虚函数:要占用4个字节(32位的操作系统),用来指定虚拟函数表的入口地址。跟虚函数的个数没有关系。父类子类工享一个虚函数指针。

构成对象本身的只有数据,任何成员函数都不隶属于任何一个对象,非静态成员函数与对象的关系就是绑定,绑定的中介就是this指针。成员函数为该类所有对象共享,不仅是处于简化语言实现、节省存储的目的,而且是为了使同类对象有一致的行为。同类对象的行为虽然一致,但是操作不同的数据成员。


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先看一个例子

#include<iostream>
using namespace std;
class a {};
class b{};
class e{
	public:
		void func1();
		virtual void func2();
	private:
		static int n;
		int m;
};
class c:public a{
	virtual void fun()=0;
};
class d:public b,public c{};
int main(){
	cout<<"sizeof(a)"<<sizeof(a)<<endl;
	cout<<"sizeof(b)"<<sizeof(b)<<endl;
	cout<<"sizeof(c)"<<sizeof(c)<<endl;
	cout<<"sizeof(d)"<<sizeof(d)<<endl;
	cout<<"sizeof(e)"<<sizeof(e)<<endl;
	return 0;
}

输出结果:
在这里插入图片描述
为什么会出现这种结果呢?首先要出需要多少内存表现一个类说起:一般而言有以下三种

1、非静态数据成员的总和大小;

2、为了支持virtual而由内部产生的额外负担,一般类内部产生指向虚函数的指针,32位的计算机每个指针占4个字节;

3、加上任何由于译注的需求而填补上去的空间;

类a,b明明是空类,它的大小应该为为0,为什么 编译器输出的结果为1呢?这就是我们刚才所说的实例化的原因(空类同样可以被实例化),每个实例在内存中都有一个独一无二的地址,为了达到这个目的,编译器往往会给一个空类隐含的加一个字节,这样空类在实例化后在内存得到了独一无二的地址.所以a,b的大小为1.

而类c是由类a派生而来,它里面有一个纯虚函数,由于有虚函数的原因,有一个指向虚函数的指针(vptr),在32位的系统分配给指针的大小为4个字节,所以最后得到c类的大小为4.

类d的大小更让初学者疑惑吧,类d是由类b,c派生迩来的,它的大小应该为二者之和5,为什么却是8  呢?这是因为为了提高实例在内存中的存取效率.类的大小往往被调整到系统的整数倍.并采取就近的法则,里哪个最近的倍数,就是该类的大小,所以类d的大小为8个字节.

当然在不同的编译器上得到的结果可能不同,但是这个实验告诉我们初学者,不管类是否为空类,均可被实例化(空类也可被实例化),每个被实例都有一个独一无二的地址。

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