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C++类大小的计算

时间:2019-12-01 22:39:20      阅读:108      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:验证   cpu   顺序   默认   cpp   自己的   main   stat   tmp   

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{

};

技术图片

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;
}

技术图片

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;
}

技术图片

可以看到,32位系统中,intfloat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

技术图片

#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() {};
};

技术图片

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:

技术图片

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

技术图片

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:

技术图片

以及分开来放:

技术图片

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;
};

技术图片

再举个例子:

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

技术图片

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:

技术图片

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;
}

技术图片

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:

技术图片

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》

C++类大小的计算

标签:验证   cpu   顺序   默认   cpp   自己的   main   stat   tmp   

原文地址:https://www.cnblogs.com/yejianying/p/cpp_size_of_class.html

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