含有虚函数的结构体或者类的字节对齐情况

本文探讨了C++中类的内存布局规则,包括编译器默认的对齐策略、成员函数占用空间、#pragma pack指定对齐方式的影响、成员顺序对内存消耗的影响,以及虚函数在内存中的存放方式。通过实例展示了结构体在添加虚函数后的内存变化,揭示了内存优化的一些技巧。

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以下将类、结构体统称为类。

1.在编译器默认的对齐方式设定下(即没有设定‘#pragma pack (xx)’),以类中字节长度最大的成员作为对齐的基准(即类的字节长度为这个成员的整数倍);

2.类的普通成员函数不占用类的空间;

3.在设定了#pragma pack (4)后,此时对齐方式将以4为基准,而不是以第1条来作为对齐准则;

4.类的成员是按顺序存放在内存中,不同基础数据类型的成员在类中的编码次序不同,将会影响类的字节大小,所以合理安排类成员的顺序可以节约内存空间;

5.类的虚函数在x32位下存放在一个虚函数表中,这个虚函数表所在的地址长度为4;在x64下虚函数表的地址长度为8;当类中存在虚函数时,虚函数表的地址位于类的起始地址;虚函数表地址后面才是成员起始地址,因此可以将虚函数表看成是类的一个成员。

来个栗子来说明以上几条准则( 在下述代码中value_type为float类型):

在编译器默认对齐方式设定下,以上结构体占用12字节,没问题!对应于上述内容的第1、2两条。

 在编译器默认对齐方式设定下,添加了一个虚函数后,此时结构体占用24字节(x64环境下)!Why?因为,12+8 = 20,但是在第五条原则作用下并结合第一条,取8的最小整数倍得到24。

#pragma pack (4)后,上述结构体将占用20字节,参见第三条。

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