C++中類的內(nèi)存空間大小（sizeof）分析

那么在C++中的類的內(nèi)存空間大小又有哪些特殊的問題呢？
首先，我認(rèn)為對(duì)齊肯定也是其中的問題之一，對(duì)齊主要是為了加快讀取的速度。
關(guān)于對(duì)齊這個(gè)我認(rèn)為基本上已經(jīng)是操作系統(tǒng)內(nèi)定好的，既然Linux與Windows存在差別，那么在C++的類中，關(guān)于對(duì)齊肯定也會(huì)存在一定的差別。關(guān)于對(duì)齊我認(rèn)為只要記住平時(shí)使用的系統(tǒng)的對(duì)齊準(zhǔn)則就可以了，即：在Windows中經(jīng)常是以結(jié)構(gòu)體重最大內(nèi)置類型的存儲(chǔ)單元的字節(jié)數(shù)作為對(duì)齊的基準(zhǔn)，而在Linux中，所有的對(duì)齊都是以4個(gè)字節(jié)對(duì)齊。

其次，我認(rèn)為就應(yīng)該討論在基類中哪些成員占有存儲(chǔ)空間，那些成員不占用內(nèi)存空間？
在C++中占存儲(chǔ)區(qū)間的主要是非static的數(shù)據(jù)對(duì)象，主要包括各種內(nèi)置的數(shù)據(jù)類型，類對(duì)象等，類中的函數(shù)聲明以及函數(shù)定義都不算內(nèi)存空間。但是需要注意所有的virtual函數(shù)（虛函數(shù)）共享一段內(nèi)存區(qū)域，一般來(lái)說是4個(gè)字節(jié)。為什么只是包含非static數(shù)據(jù)對(duì)象呢？因?yàn)閟tatic數(shù)據(jù)并不屬于類的任何一個(gè)對(duì)象，它是類的屬性，而不是具體某一個(gè)對(duì)象的屬性，在整個(gè)內(nèi)存區(qū)域中只有一個(gè)內(nèi)存區(qū)域存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)的static數(shù)據(jù)，也就是所有的類對(duì)象共享這個(gè)數(shù)據(jù)，所以不能算做具體某一個(gè)對(duì)象或者類型的內(nèi)存空間。
因此可以認(rèn)為基類對(duì)象的存儲(chǔ)空間大小為：
非static數(shù)據(jù)成員的大小 + 4 個(gè)字節(jié)（虛函數(shù)的存儲(chǔ)空間）
當(dāng)然這個(gè)大小不是所有數(shù)據(jù)成員大小的疊加，而是存在一個(gè)對(duì)齊問題，具體的應(yīng)該參考相關(guān)的對(duì)齊文章。

最后，我認(rèn)為肯定要關(guān)心一下派生類的存儲(chǔ)空間了？
在C++中，繼承類是一個(gè)比較有用的類，繼承使得各種類在基類的基礎(chǔ)上擴(kuò)展，這時(shí)候派生類中包含了基類的信息，一般而言，在基類中存在虛函數(shù)時(shí)，派生類中繼承了基類的虛函數(shù)，因此派生類中已經(jīng)繼承了派生類的虛函數(shù)。因此繼承類中不能再添加虛函數(shù)的存儲(chǔ)空間（因?yàn)樗械奶摵瘮?shù)共享一塊內(nèi)存區(qū)域），而僅僅需要考慮派生類中心添加進(jìn)來(lái)的非static數(shù)據(jù)成員的內(nèi)存空間大小。
因此可以認(rèn)為派生類對(duì)象的存儲(chǔ)空間大小為：
基類存儲(chǔ)空間 + 派生類特有的非static數(shù)據(jù)成員的存儲(chǔ)空間

還有一類是比較特殊的情況，如果是虛繼承的情況下，這時(shí)的存儲(chǔ)空間大小就會(huì)發(fā)生變化。
基類的存儲(chǔ)空間 + 派生類特有的非static數(shù)據(jù)成員的存儲(chǔ)空間 + 每一個(gè)類的虛函數(shù)存儲(chǔ)空間。

下面我采用一些例子說明上面的問題：
對(duì)齊的問題：

class test
{
public:
test();
private:
int a;
char c;
};

cout << sizeof(test) << endl;

上面的代碼在linux以及windows下都會(huì)輸出8，而不是輸出5，這個(gè)是在C語(yǔ)言中已經(jīng)討論過的話題，但是說明對(duì)齊在C++中也是要考慮的。關(guān)于操作系統(tǒng)的差異在后面用一個(gè)統(tǒng)一的例子說明。
虛函數(shù)問題
為了討論虛函數(shù)，我們?cè)趖est類中添加一個(gè)虛析構(gòu)函數(shù)，然后再測(cè)試結(jié)果。

class test
{
public：
test();
virtual ~test();
private:
int a;
char c;
};
cout << sizeof(test) << endl;

這段代碼與前面的代碼沒有什么區(qū)別，只是添加了一個(gè)虛函數(shù)，然后編譯調(diào)試，這時(shí)候輸出的結(jié)果12，也就是說增加了一個(gè)虛函數(shù)以后，類的數(shù)據(jù)成員增加了4個(gè)字節(jié)，那么是否是每一個(gè)虛函數(shù)都占有4個(gè)字節(jié)呢？其實(shí)是不會(huì)的，在test中加入一個(gè)新的虛函數(shù)virtual void get_a_c(),這時(shí)在輸出的結(jié)果還是12，這說明所有的虛函數(shù)共享4個(gè)字節(jié)。
static數(shù)據(jù)
我們知道static數(shù)據(jù)是非對(duì)象的屬性，而是類的屬性，他不能算是某一個(gè)對(duì)象或者類型的存儲(chǔ)空間，在類定義中只能聲明，初始化只能在類外執(zhí)行，當(dāng)然有例外的。這也不做分析了。具體參看后面的大例子。
派生類的存儲(chǔ)空間
派生類從基類中繼承了很多成員，自己也會(huì)增加很多的成員，由于虛函數(shù)也會(huì)被繼承下來(lái)，所以就是在派生類中不顯式定義虛函數(shù)，在派生類中也會(huì)存在從基類繼承下來(lái)的虛函數(shù)，因此虛函數(shù)不需要額外計(jì)算內(nèi)存空間，而只需要增加基類的非static成員數(shù)據(jù)大小。定義如下面所示，該函數(shù)會(huì)輸出20，剛好是添加的非static數(shù)據(jù)doubled的存儲(chǔ)空間大小。證明了上面的分析。

class test
{
public:
test();
virtual ~test();
virtual void get_a_c();
private:
int a;
char c;
};

class derived_test:public test
{
public:
virtual ~derived_test();
private:
doubled ;
};

cout << sizeof(derived_test) << endl;

測(cè)試虛繼承的類的大小：

class A
{
char i[3];
public:
virtual void a(){};
};

class B : public virtual A
{
char j[3];
public:
virtual void b(){}
};

class C: public virtual B
{
char k[3];
public:
virtual void c(){}
};

int main()
{
cout << "sizeof(A): " << sizeof(A) << endl;
cout << "sizeof(B): " << sizeof(B) << endl;
cout << "sizeof(C): " << sizeof(C) << endl;
return 0;
}

下面采用一個(gè)比較綜合的例子說明一下操作系統(tǒng)以及各種綜合的影響分析。