C++类大小的计算

这里记录一下怎么计算类对象的大小。

大概总结下，类的大小需要考虑以下内容：

1. 非静态成员变量大小
2. 数据对齐到多少位
3. 有无虚函数（即需不需要指向虚函数表的指针，如果考虑继承的情况，则还需要看继承了多少个指向虚函数表的指针）

非静态成员变量大小

空类

首先我们看什么都没有的时候的例子：

class test{

};

可以看到，类实例化的对象的大小为1。这是因为即使类是空白类，编译器也会分配一个字节的空间来占位，用来和真正的空白/空变量区别开来（毕竟实例化其实就是分配一定的内存空间，如果没有分配空间，那么就和没有实例化差不多了）。不过注意的是，如果空白类作为基类被继承了的话，是不会对继承它的类的空间产生影响的，即在继承的一瞬间，基类大小变为0，而继承它的类的大小只与自己的成员变量有关（此处默认为单一继承）:

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class test {

};

class test2 : public test {
private:
	int a = 2;
};

int main() {
	test2 tmp;
	cout << "size of class test " << sizeof(tmp) << endl;
	getchar();
	return 0;
}

只有成员变量

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class test3 {
private:
	int a = 3;
	float b = 3.0;
};

int main() {
	test3 tmp;
	cout << "size of class test " << sizeof(tmp) << endl;
	getchar();
	return 0;
}

可以看到，32位系统中，int和float占4个字节，所以最终类的实例大小为8。

static静态成员变量对类大小的影响

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class test4 {
private:
	int a = 3;
	float b = 3.0;
	static int c;
};

int main() {
	test4 tmp;
	cout << "size of class test " << sizeof(tmp) << endl;
	getchar();
	return 0;
}

可以看到，输出还是8，即便加上了静态成员变量。这是因为静态成员变量其实存放的地方是在别的地方（全局变量/静态变量区，毕竟要让所有实例可见），所以不会影响到实例的大小。

只有成员函数

class funcOnly {
public:
	funcOnly() {};
	~funcOnly() {};
private:
	void boo() {};
};

可以看到，函数不占用类的空间，这里是1是因为编译器分配了1个字节来占位。我们还可以验证下：

于是，类的空间从1字节变成了4字节，不再是像空类那样的1字节了。

数据对齐到多少位

class test5 {
private:
	char d;
	int a = 3;
	float b = 3.0;
	static int c;
};

int main() {
	test5 tmp;
	cout << "size of class test " << sizeof(tmp) << endl;
	getchar();
	return 0;
}

虽然char只占用1个字节，但是因为存在数据对齐，所以需要补齐到4的倍数（补齐char到4字节，为了方便CPU计算）。另外，这里其实可以分化出另外几个情况，例如连续两个char放在一起：

以及分开来放：

可以看到，顺序对实例大小的影响。这是因为，如果两个char放在一起的话，那么编译器会将这两个char放在一起，然后补齐。如果不是连续放着的，那么会分别补齐到4字节。因此，尽量“凑”变量类型到4字节，这样可以让补齐后的实例大小小一些。另外，要注意的是，含有数组的时候是一个个地连续地放，而不是视为整体，所以如果有数组，例如：

class test8 {
private:
	char d[12];
	int a = 3;
};

再举个例子：

class test8 {
private:
	char d[11];
	int a = 3;
};

有数组的时候，先连续摆放好，然后再补齐。

注意，上面说到的补齐到4字节是因为类里面最大的类型就是int，是4个字节，如果有更大的，那么就要补齐到更大的字节对应的倍数，如：

这里出现了8字节的double，那么补齐到8字节。其实之所以补齐8字节，是因为我是在Windows平台下编译的，如果是Linux，即是用GCC，那么其实还是当类型大小超过4字节的时候，只要求起始地址是4的整数倍。

有无虚函数

这部分理解要结合虚函数相关的知识。

class funcOnly2 {
public:
	funcOnly2() {};
	virtual ~funcOnly2() {};
private:
	void boo() {};
};

int main() {
	funcOnly2 tmp;
	cout << "size of class funcOnly2 " << sizeof(tmp) << endl;
	getchar();
	return 0;
}

这里因为多了个虚指针，所以大小为4，所以类大小要加上虚指针的4：

class funcOnly2 {
public:
	funcOnly2() {};
	virtual ~funcOnly2() {};
private:
	void boo() {};
	int br;
};

例如上面这样的，就是int的4加上虚指针的4。

总结

大概总结下，类的大小需要考虑以下内容：

1. 所有非静态成员变量大小
2. 数据对齐到多少位
3. 有无虚函数（即需不需要指向虚函数表的指针，如果考虑继承的情况，则还需要看继承了多少个指向虚函数表的指针）

参考

C++中空类占一字节原因详解：建议看，对空白类的讲解比较详细
sizeof计算空间大小的总结
《C++ Primer 第5版》