C++中的类所占内存空间总结

本文详细解析了C++中类的内存占用原理,包括空类、成员变量、静态变量及虚函数对类大小的影响,并介绍了对齐原则及内存优化技巧。

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转自:http://blog.sina.com.cn/s/blog_69c189bf0100mkeu.html

类所占内存的大小是由成员变量(静态变量除外)决定的,成员函数(这是笼统的说,后面会细说)是不计算在内的。

摘抄部分
          成员函数还是以一般的函数一样的存在。a.fun()是通过fun(a.this)来调用的。所谓成员函数只是在名义上是类里的。其实成员函数的大小不在类的对象里面,同一个类的多个对象共享函数代码。而我们访问类的成员函数是通过类里面的一个指针实现而这个指针指向的是一个table,table里面记录的各个成员函数的地址(当然不同的编译可能略有不同的实现)。所以我们访问成员函数是间接获得地址的。所以这样也就增加了一定的时间开销,这也就是为什么我们提倡把一些简短的,调用频率高的函数声明为inline形式(内联函数)。

(一)
class CBase 

}; 
sizeof(CBase)=1;

为什么空的什么都没有是1呢?
c++要求每个实例在内存中都有独一无二的地址。//注意这句话!!!!!!!!!!

空类也会被实例化,所以编译器会给空类隐含的添加一个字节,这样空类实例化之后就有了独一无二的地址了。所以空类的sizeof为1。

 (二)

class CBase 

int a; 
char p; 
}; 
sizeof(CBase)=8;
记得对齐的问题。int 占4字节//注意这点和struct的对齐原则很像!!!!!
char占一字节,补齐3字节

 

(三)
class CBase 

public: 
CBase(void); 
virtual ~CBase(void); 
private: 
int   a; 
char *p; 
}; 
再运行:sizeof(CBase)=12

C++ 类中有虚函数的时候有一个指向虚函数的指针(vptr),在32位系统分配指针大小为4字节。无论多少个虚函数,只有这一个指针,4字节。//注意一般的函数是没有这个指针的,而且也不占类的内存。


 

(四)
class CChild : public CBase 

public: 
CChild(void); 
~CChild(void); 

virtual void test();
private: 
int b; 
}; 
输出:sizeof(CChild)=16;
可见子类的大小是本身成员变量的大小加上父类的大小。//其中有一部分是虚拟函数表的原因,一定要知道

父类子类共享一个虚函数指针

(五)

 

#include<iostream.h>
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;}
程序执行的输出结果为:
sizeof(a) =1
sizeof(b)=1
sizeof(c)=4
sizeof(d)=8
前三种情况比较常见,注意第四种情况。类d的大小更让初学者疑惑吧,类d是由类b,c派生迩来的,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.

 

总结:

空的类是会占用内存空间的,而且大小是1,原因是C++要求每个实例在内存中都有独一无二的地址。

(一)类内部的成员变量:

 

  • 普通的变量:是要占用内存的,但是要注意对齐原则(这点和struct类型很相似)。
  • static修饰的静态变量:不占用内容,原因是编译器将其放在全局变量区。

 

 

 

(二)类内部的成员函数:
  • 普通函数:不占用内存。
  • 虚函数:要占用4个字节,用来指定虚函数的虚拟函数表的入口地址。所以一个类的虚函数所占用的地址是不变的,和虚函数的个数是没有关系的。
<think>嗯,用户问的是C++中空占用的内存字节长度。这个问题看起来简单,但里面可能有一些细节需要注意。首先,我得回忆一下C++的对象模型相关知识。 空,也就是没有成员变量、虚函数或者任何其他数据结构的。比如定义一个class Empty {};,这样的实例化的时候,按理说应该不占用空间,因为没有数据需要存储。但实际情况可能不是这样。 根据C++的标准,不同的对象需要有唯一的地址。所以即使是一个空,编译器也会给它分配最少1字节的空间,以确保每个实例在内存中占据不同的位置。比如,如果有两个空对象,如果它们都占用0字节的话,它们的地址可能会相同,这显然不符合标准的要求。 不过,这里可能还有特殊情况,比如空基优化(Empty Base Optimization,EBO)。当空作为基被继承时,编译器可以优化掉基空间占用,使得派生的大小可能仍然是1字节,或者与其他成员变量的大小合并,从而不额外增加空间。但这种情况仅限于继承的情况,如果是作为成员变量的话,可能还是会占用至少1字节。 另外,如果中有虚函数,那么会增加一个指向虚函数表的指针,这在不同的平台上大小不同,比如32位系统是4字节,64位可能是8字节。但用户的问题是关于空的,所以虚函数的情况可能不在此列。 还需要考虑内存对齐的问题。虽然空本身只有1字节,但如果作为其他结构体的一部分,可能会有填充字节来满足对齐要求,但这不影响空本身的大小。 所以总结一下,空的大小通常是1字节,但具体实现可能因编译器而异。不过大多数主流编译器如GCC、Clang、MSVC都会遵循这个规则。需要提醒用户注意空基优化的情况,以及在包含作为成员变量时的大小变化。</think>在 C++ 中,一个完全空白的(即没有成员变量、虚函数、基等)的内存占用遵循以下原则: \#\# 核心规则 $$ sizeof(EmptyClass) \geq 1 $$ 所有编译器必须保证空实例的 sizeof 值至少为 1 字节 \#\# 底层原理 1. **地址唯一性**:C++ 标准要求每个对象必须有唯一的内存地址。如果空占用 0 字节,多个实例的地址可能重合 2. **占位符作用**:编译器自动插入 1 字节的占位符(placeholder byte),确保对象在内存中有实际存储位置 \#\# 验证示例 ```cpp class Empty {}; // 完全空白 int main() { Empty e; std::cout << sizeof(e); // 输出 1 return 0; } ``` \#\# 特殊情况处理 1. **空基优化(EBO)**: ```cpp class Derived : public Empty {}; // 继承空基 std::cout << sizeof(Derived); // 可能仍为 1 ``` 编译器允许派生不额外分配空间给空基 2. **包含成员**: ```cpp struct Wrapper { Empty e; int x; }; // 由于内存对齐要求,实际占用可能是 4(int) + 1(Empty) + 填充字节 = 8 字节 ``` 3. **含虚函数的空**: ```cpp class VirtualEmpty { virtual ~VirtualEmpty() {} }; // 增加虚表指针(vptr),在 64 位系统通常为 8 字节 ``` \#\# 不同编译器的表现 - GCC/Clang:严格遵循 1 字节规则 - MSVC:默认 1 字节,但通过编译选项 `/d1mscbitfieldpaddingN` 可调整 - 嵌入式编译器:可能根据硬件架构调整最小分配单位 \#\# 最佳实践 1. 优先使用空基继承而非成员对象 2. 需要最小内存时使用 `[[no_unique_address]]` 特性(C++20 起) 3. 避免在性能敏感场景大量使用独立空实例 \#\# 扩展知识 空虽然占用至少 1 字节,但可以通过模板元编程实现零开销抽象(zero-overhead abstraction),这是 C++ 设计哲学的重要体现:不为未使用的功能付出额外代价。
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