C++ 类的大小 原理+详细计算示例

大小的组成

类的大小受：基类，成员，虚基表指针，虚函数表指针 影响。

计算方式

需要按照下列要素对齐和规则计算对齐：

对齐要素

编译器默认对齐数：根据环境改变，一般32位为4，64位为8。

有效对齐数：编译器默认对齐数 与 该成员所占字节数的较小值。

最大对齐数： 最大成员大小 与 编译器默认对齐数取较小值。

对齐规则

1.每个元素的起始偏移量是该元素当前有效对齐数的整数倍。

2.类的大小是最大对齐数的整数倍。

每种情况下的计算示例

统一环境为32位机器。

不考虑继承多态

最简单不要对齐的例子

class A
{
    int a;
};

int a 起始偏移量为0，是有效对齐数4（min(4,8))的0倍。

变量a占偏移量为0，1，2，3的字节，共大小的4字节为最小有效对齐数（4）的整数倍。

需要对齐的例子

对齐偏移量

class A
{
    bool a;
    int b;
};

bool a的起始偏移量为0，占用偏移量为0的字节。

int b的起始偏移量为1，不是当前有效对齐数（min(4,8)）的整数倍。

偏移量为1，2，3的字节空出，int b从占用偏移量为4，5，6，7的字节。

最终大小为8，为对齐数4的整数倍。

对齐总大小

class A
{
    int* a;
    bool b;
};

int* a占用偏移量为0，1，2，3的字节。

bool b占用偏移量为4的字节。

总大小为5，当前最大对齐数为int*大小与默认对齐数的较小值4，而5不是4的整数倍，故对齐后大小为8。

考虑继承多态

虚函数表与虚基表亦为类的成员（隐藏成员）故需要考虑对齐，聚焦于类的大小，本文就不再阐述继承多态的实现了。

非虚继承

class A
{
    virtual void func() { ; }
    int* a;
    bool b;
};//size：8
class B : public A
{
    virtual void func()override { ; }
    int c;
};

因为不是虚拟继承，B中只继承A的成员。

a占偏移量0~3，b占4，c占8~11。

因为重写了func，故隐藏的虚函数表指针占12~15。

总大小为16刚好为最大对齐数（最大成员大小为4，默认对齐数为4，取最小还是4）的整数倍。

虚继承

class A
{
    virtual void func() { ; }
    int* a;
    bool b;
};//size：8
class B : virtual public A //虚继承
{
    virtual void func()override { ; }
    int c;
};

虚拟继承实现方式为虚基表指针指向虚基类在类中的偏移量，不清楚的可以先移步，笔者的这篇文章中有详细阐述。

彻底理解虚拟继承http://t.csdnimg.cn/4SpKBc占偏移量0~3的字节。

虚函数表指针占4~7的字节。

虚基表指针占8~11的字节。

虚基类A占12~19的字节（当前最大对齐数为min（8，4）12为4的倍数）。

最大对齐数为min(4,8)=4。

20为最大对齐数的整数倍，最终大小为20。