C++中的sizeof(struct)

本文探讨了C++中sizeof(struct)的相关问题,包括空结构体的大小、含有构造函数和析构函数的结构体的大小,以及结构体中包含虚函数时的影响。在32位和64位机器上,含有虚函数的结构体会因为虚函数表指针而增加字节数。

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关于C++中的sizeof(struct)是面试和笔试中经常出现的问题,下面将一些常见问题总结如下:

1 定义一个结构体,里面是空的,sizeof(struct)为多少?

    sizeof(struct)=1,因为当我们在申请该类型的实例时,它必须在内存中占用一定的空间,VS中每个空类型的实例占用1字节的内存空间。

2 在空struct中加入构造函数和析构函数,sizeof(struct)为多少?

    还是1,因为调用函数时只需要知道函数的地址,函数地址和类型相关而和实例无关。

3 如果把析构函数定义为虚函数呢?

    C++编译器发现类型中有虚函数时回味该类型生成虚函数表,并在该类型的每个实例中添加一个指向虚函数表的指针,在32位机器上,一个指针占4个字节的空间,因此求sizeof结果为4;64位机器上,求sizeof为8。

4 一般情况下,sizeof(struct)的计算规则?  

请看下面的结构:

struct MyStruct
{
double dda1;
char dda;
int type;
};


对结构MyStruct采用sizeof会出现什么结果呢?sizeof(MyStruct)为多少呢?也许你会这样求:
sizeof(MyStruct)=sizeof(double) sizeof(char) sizeof(int)=13
但是当在VC中测试上面结构的大小时,你会发现sizeof(MyStruct)为16。你知道为什么在VC中会得出这样一个结果吗?

其 实,这是VC对变量存储的一个特殊处理。为了提高CPU的存储速度,VC对一些变量的起始地址做了”对齐”处理。在默认情况下,VC规定各成员变量存放的 起始地址相对于结构的起始地址的偏移量必须为该变量的类型所占用的字节数的倍数。下面列出常用类型的对齐方式(vc6.0,32位系统)。

类型  对齐方式(变量存放的起始地址相对于结构的起始地址的偏移量)

char     偏移量必须为sizeof(char)即1的倍数

int     偏移量必须为sizeof(int)即4的倍数

float    偏移量必须为sizeof(float)即4的倍数

double   偏移量必须为sizeof(double)即8的倍数
 

short    偏移量必须为sizeof(short)即2的倍数


各成员变量在存放的时候根据在结构中出现的顺序依次申请空间,同时按照上面的对齐方式调整位置,空缺的字节VC会自动填充。同时VC为了确保结构的大小为结 构的字节边界数(即该结构中占用最大空间的类型所占用的字节数)的倍数,所以在为最后一个成员变量申请空间后,还会根据需要自动填充空缺的字节。

下面用前面的例子来说明VC到底怎么样来存放结构的。

struct MyStruct
{
double dda1;
char dda;
int type;
};

为 上面的结构分配空间的时候,VC根据成员变量出现的顺序和对齐方式,先为第一个成员dda1分配空间,其起始地址跟结构的起始地址相同(刚好偏移量0刚好 为sizeof(double)的倍数),该成员变量占用sizeof(double)=8个字节;接下来为第二个成员dda分配空间,这时下一个可以分 配的地址对于结构的起始地址的偏移量为8,是sizeof(char)的倍数,所以把dda存放在偏移量为8的地方满足对齐方式,该成员变量占用 sizeof(char)=1个字节;接下来为第三个成员type分配空间,这时下一个可以分配的地址对于结构的起始地址的偏移量为9(8+1),不是sizeof (int)=4的倍数,为了满足对齐方式对偏移量的约束问题,VC自动填充3个字节(这三个字节没有放什么东西),这时下一个可以分配的地址对于结构的起 始地址的偏移量为12(8+1+3),刚好是sizeof(int)=4的倍数,所以把type存放在偏移量为12的地方,该成员变量占sizeof(int)=4个 字节;这时整个结构的成员变量已经都分配了空间,总的占用的空间大小为:8 1 3 4=16,刚好为结构的字节边界数(即结构中占用最大空间的类型所占用的字节sizeof(double)=8)的倍数,所以没有空缺的字节需要填充。 所以整个结构的大小为:sizeof(MyStruct)=8+1+3+4=16,其中有3个字节是VC自动填充的,没有放任何有意义的东西。
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