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C++中类大小的问题

时间:2023-03-12 14:31:47浏览次数:34  
标签:cout int C++ public vfptr 大小 class 中类


文章目录

  • ​​1.C++类大小问题​​
  • ​​2.虚继承和虚函数混合使用类大小​​

1.C++类大小问题

eg:

#include<iostream>
using namespace std;


class a {};
class b {};
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;
return 0;
}
  • 结果:

分析:

  • 类的实例化?
    所谓类的实例化就是在内存中分配一块地址
  • 空类的大小为什么是1?
    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。
  • 类c的大小为什么是4?
    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(vfptr),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的大小为什么是8?
    类d是由类b,c派生而来,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
  • 结论:
    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

eg:

#include<iostream>
using namespace std;


class a{
private:
int data;
};

class b{
private:
int data;
static int data1;
};
int b::data1 = 0;
void main(){
cout << "sizeof(a)=" << sizeof(a) << endl;
cout << "sizeof(b)=" << sizeof(b) << endl;
}
  • 测试:

分析:

  • 为什么类b多了一个数据成员,却大小和类a的大小相同呢?
    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。

eg:

#include<iostream>
using namespace std;


class A{
public:
A(int a){
x = a;
}
void f(int x){
cout << x << endl;
}
~A(){}

private:
int x;
int g;
};
class B{
public:
private:
int data; int data2;
static int xs;
};
int B::xs = 0;
void main(){
A s(10);
s.f(10);
cout << "sozeof(a) = " << sizeof(A) << endl;
cout << "sizeof(b) = " << sizeof(B) << endl;
}
  • 测试:

分析:

  • 它们的结果均相同,可以看出类的大小与它当中的构造函数,析构函数,以及其他的成员函数无关,只与它当中的成员数据有关

结论:

  • 从以上的几个例子不难发现类的大小:
    1.为类的非静态成员数据的类型大小之和.
    2.有编译器额外加入的成员变量的大小,用来支持语言的某些特性(如:指向虚函数的指针).
    3.为了优化存取效率,进行的边缘调整.
    4 与类中的构造函数,析构函数以及其他的成员函数无关.

2.虚继承和虚函数混合使用类大小

eg:

#include<iostream>
using namespace std;


class A
{
virtual void aa(){};
};

class B : public virtual A
{
char j[3]; //加入一个变量是为了看清楚class中的vfptr放在什么位置
public:
virtual void bb(){};
};

class B1 : public A
{
char j[3]; //加入一个变量是为了看清楚class中的vfptr放在什么位置
public:
virtual void bb(){};
};

class C : public virtual B
{
char i[3];
public:
virtual void cc(){};
};


void main(){

cout << "sozeof(A) = " << sizeof(A) << endl;
cout << "sizeof(B) = " << sizeof(B) << endl;
cout << "sizeof(B1) = " << sizeof(B1) << endl;
cout << "sizeof(C) = " << sizeof(C) << endl;
}
  • 测试:

分析:

  • 对于class A
    由于只有一个虚函数,那么必须得有一个对应的虚函数表,来记录对应的函数入口地址。同时在class A的内存空间中之需要有个vfptr_A指向该表。sizeof(A)也很容易确定,为4。
  • 对于class B
    由于class B虚基础了class A,同时还拥有自己的虚函数。
    (1)那么class B中首先拥有一个vfptr_B,指向自己的虚函数表。还有char j[3],做一次alignment,一般大小为4。
    (2)那么虚继承呢?
    首先要通过加入一个虚基类指针(记vbptr_B_A)来指向其父类,然后还要包含父类的所有内容。sizeof(B)= 4+4+4+4=16(vfptr_B、char j[3]做alignment、vbptr_B_A和class A(类A的虚表指针))。
  • 对于类B1
    因为不是虚继承,所以子类不会继承父类的虚表指针,它会有用自己的虚表指针并指向自身的虚表,所以sizeof(B1)=4+4=8(vfptr_B、char j[3]做alignment)。
    而如果是虚继承,则子类会继承父类的虚表指针,一份指向自己的虚表、一份指向虚基表;
    每个类都有自己的虚表和虚表指针、在虚继承时只有子类才有虚机类表指针和虚基类表。
    VC在编译时会把vfptr放到类的头部;
  • 对于Class C
    lass C首先也得有个vfptr_C,然后是char i[3],然后是vbptr_C_B,然后是class B,所以sizeof(C)=4+4+4+16=28(vfptr_C、char i[3]做alignment、vbptr_C_A和class B)
  • 参考:链接


标签:cout,int,C++,public,vfptr,大小,class,中类
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