【C++】空类为何占一个字节的思考？

01、文章目录

02、一个简单的空类示例

当初学习C++的时候，老师提过一下，空类占一个字节，但是，并没有深究，最近看公司源码的时候老是看见空类作为基类，然后向下继承，越看越迷惑，故，了解了一下原理，这里记录一下。

Test Code：

#include 
using namespace std;

//声明一个空类，类名自取，这里我以自己名字为例
class Cain
{
     
	//什么都不做
};

int main()
{
     
	//实例化两个对象
	Cain a1;
	Cain a2;

	//查看空类对象大小
	cout << "sizeof(a1):" << sizeof(a1) << endl;
	cout << "sizeof(a2):" << sizeof(a2) << endl; 
	
	cout << "a1的地址：" << &a1 << endl;
	cout << "a2的地址：" << &a2 << endl;

	system("pause");
	return 0;
}

Result：
结果我已经测试过了，图片省略，不方便截图

• sizeof(a1) == 1
• sizeof(a2) == 1
• &a1,&a1 为随机地址，这里不写，每个人运行出来都不一样.

值得一提的是为啥a1的地址比a2的地址小1，这是超级基础的问题，如果不清楚，请查看我另一篇博客：https://blog.csdn.net/m0_43458204/article/details/107158200，里面的内容想必而已解答你心中的疑问。

Conclusion：

1. 其实这是C++中空类占位问题。
2. 在C++中空类会占一个字节，这是为了让对象的实例能够相互区别。具体来说，空类同样可以被实例化，并且每个实例在内存中都有独一无二的地址，因此，编译器会给空类隐含加上一个字节，这样空类实例化之后就会拥有独一无二的内存地址。如果没有这一个字节的占位，那么空类就无所谓实例化了，因为实例化的过程就是在内存中分配一块地址。

注意：当该空白类作为基类时，该类的大小就优化为0了，这就是所谓的空白基类最优化。

03、单继承空白基类最优化问题

测试代码：

#include 

using namespace std;

//声明一个空类 基类
class A{
     

};

//公有继承
class B : public A
{
     
public:
    int a;
};

int main(void)
{
     

    //使用空类定义两个对象
    A a1;
    B b1;

    cout << "sizeof(a1): " << sizeof(a1) << endl;
    cout << "sizeof(b1): " << sizeof(b1) << endl;

    cout << "&a1: " << &a1 << endl;
    cout << "&b1: " << &b1 << endl;

    return 0;
}

Result：

• sizeof(a1)：1
• sizeof(b1)：4
• 内存同样随机，方式同上描述。

Conclusion：
先公布结论之前，了解一下EBO优化对象布局，这是一位前辈写的关于EBO的深入探究，值得一看。

在上例中，大部分编译器对于sizeof(b1)的结果是4，而不是8。这就是所谓的空白基类最优化在（empty base optimization-EBO 或 empty base classopimization-EBCO）。在空基类被继承后由于没有任何数据成员，所以子类优化掉基类所占的1 byte。EBO并不是c++标准所规定必须的，但是大部分编译器都会这么做。由于空基类优化技术节省了对象不必要的空间，提高了运行效率，因此成为某些强大技术的基石，基于类型定义类如stl中的binary_function、unary_function、iterator、iterator_traits的实现复用；基于策略类如内存管理、多线程安全同步的实现复用。当某个类存在空类类型的数据成员时，也可考虑借助EBO优化对象布局.

注意：空白基类最优化无法被施加于多重继承上只适合单一继承。

04、多继承空白基类最优化问题

测试程序：

#include 

using namespace std;

//声明一个空类 基类
class A{
     

};

//声明另外一个空类 基类
class B{
     

};

//公有继承
class C : public A
{
     
public:
    int a;
};

class D : public A, public B
{
     
public:
    int a;
};

int main(void)
{
     

    //使用空类定义两个对象
    A a1;
    C c1;
    D d1;

    cout << "sizeof(a1): " << sizeof(a1) << endl;
    cout << "sizeof(c1): " << sizeof(c1) << endl;
    cout << "sizeof(d1): " << sizeof(d1) << endl;

    cout << "&a1: " << &a1 << endl;
    cout << "&c1: " << &c1 << endl;
    cout << "&d1: " << &d1 << endl;

    return 0;
}

Result：
这里有意思的是，不同的编译器或者说平台，结果不太一样。

1. Linux 64

   sizeof： 1 4 4
   内存地址：同上所述.

2. Windows Vs 2015

   sizeof：1 4 8
   内存地址：同上所述

Conclusion：
关于为什么产生这种现象，我也不太清楚，肯定是跟编译器有关，为何这么优化，可能得看汇编。
如果有谁清楚，希望不吝指教。

05、小结

关于空类的思考，暂时就到这里，至少了解了这些，知道为啥公司源码里面会频繁使用空类来做基类。都是出于优化的考量。

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