C++ 面试宝典之:空类大小究竟是不是 0？

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首先，空类是什么？空类指的是不包含任何数据成员的类，但可能包含方法成员。

实例化时，对象需要分配存储空间用于存放数据成员，数据成员的大小和数量决定了对象的大小。如果一个类不包含任何的数据成员，那么实例化的时候应该不需要这些多余的空间。

但是实例化对象的存储空间唯一代表该对象，相应的空间地址也应该是唯一的。如果类实例化时没有分配空间，空间地址也无法确定，那么这个对象如何被识别和访问？

同一个类可以被多次实例化，也就是创建多个对象，每次实例化的对象应该是不同的，那么对应的存储空间位置也是不同的。如果地址重复说明该对象应该是同一个。

为了区分对象是否是同一个，一般通过地址来比较。下面来看看定义一个空类，分别创建两个实例对象，测试对比地址是否一致：

class test { };

int main()
{
  test a, b;
  if (&a == &b)
    std::cout << "impossible: report error to compiler supplier" << std::endl;

  test* p1 = new test;
  test* p2 = new test;
  if (p1 == p2)
    std::cout << "impossible: report error to compiler supplier" << std::endl;

  return 0;
}

如果空类对象的大小为 0，那么分配的存储空间就会重叠，地址也会一样。但是上面的例程编译后实际运行结果没有输出任何信息，可见同一个空类的不同实例的地址不同，也就是说这个时候的空类的对象也会占用空间，为什么呢？

因为编译器需要区分空类的实例，所以强制给它分配了冗余的空间，这样创建空类实例返回的地址才会不一样，而且类实例化可以保留的最小内存量是 1 个字节。所以，直接实例化空类，对象大小为 0。

派生后优化

同时，如果用空类去派生新类，并且派生类存在数据成员时，派生类实例化的对象大小会受到基类的冗余空间影响吗？

class derive : public test {
  int a;
  // ...
};

int main()
{
  derive p;
  void* p1 = &p;
  void* p2 = &p.a;
  if (p1 == p2)
    std::cout << "nice: good optimizer";

  return 0;
}

编译执行上面的程序

nice: good optimizer

从输出信息来看，p.a 的地址和 p 的地址一样，可见空类 test 的派生类 derive 实例化后对象大小没有了基类对象原有的冗余空间，也就是空类这个时候真的不再占用空间。这要归功于编译器的优化处理，由于派生类存在数据成员，所以派生类实例化的对象大小会被优化，不再为基类分配冗余空间。