C++中class大小的决定因素详解

一、非静态成员变量的大小

#include <iostream>
using namespace std;

class A {
    static int a; // 4字节
    int c;   // 4字节
    int i;    // 4字节
};

int main() {
    cout << sizeof(A) << endl;  // 输出8
}

解析：

• int c(4字节) + int i(4字节) = 8字节。

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二、内存对齐（Alignment）和填充（Padding）

#include <iostream>
using namespace std;

class B {
    char c;     // 1字节
    double d;   // 8字节
};

int main() {
    cout << sizeof(B) << endl;  // 输出16
}

解析：

• 为8字节对齐，结构为：

• char c(1字节) + 填充7字节 + double d(8字节) = 16字节。

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三、虚函数的影响（虚函数表指针）

#include <iostream>
using namespace std;

class C {
    virtual void f() {}  // 引入vptr指针 8字节
    int x; // 4 + 4
};

int main() {
    cout << sizeof(C) << endl;  // 输出16
}

解析：

• 虚函数表指针(vptr)：8字节

• int x：4字节 + 4字节填充 = 16字节。

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四、虚继承的影响（虚基类指针）

#include <iostream>
using namespace std;

class Base {
    int a;
};

class Derived : virtual public Base {
    // vbptr # 8字节 
    int b; // 4字节
    //int a; // 4字节
};

int main() {
    cout << sizeof(Derived) << endl;  // 输出16
}

解析：

• 虚继承加入虚基类指针(vbptr)：8字节

• 自身成员int b(4字节) + 填充4字节 = 16字节。

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五、空类大小为1的原因

#include <iostream>
using namespace std;

class Empty {};

int main() {
    cout << sizeof(Empty) << endl;  // 输出1
}

解析（重点）：

• 空类大小不是0字节，而是至少1字节。

• 因为C++标准要求每个对象都有独立、唯一的内存地址，若为空类大小为0字节，多个空类实例就无法拥有不同地址，因此至少分配1字节空间以确保地址独立性。

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【总结表格】

因素	影响类大小情况
非静态成员变量	按类型大小累计
内存对齐（Padding）	补齐字节以满足对齐要求
虚函数	产生虚函数表指针（vptr）
虚继承	产生虚基类指针
空类	最小为1字节，确保地址独立

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