C++中类对象的内存布局和占用空间

C++中类对象的内存布局和占用空间

很多C++书籍中都介绍过，一个Class对象需要占用多大的内存空间。最权威的结论是：
*非静态成员变量总合。
*加上编译器为了CPU计算，作出的数据对齐处理。
*加上为了支持虚函数，产生的额外负担。

介绍完了理论知识后，再看看再找一个例子看看（注：一下所有结果都是在VC6.0 开发环境中得出的结论）

一、空类的Size
class Car
{
};

void main()
{
int size = 0;
Car objCar;
size = sizeof(objCar);
printf("%s %d /r", "Class Car Size:", size);
}
输出结果：Class Car Size:1

这是为何呢？我想对于这个问题，不仅是刚入行不久的开发新手，就算有过几年以上C++开发经验的开发人员也未必能说清楚这个。

编译器在执行Car objCar;这行代码后需要，作出一个Class Car的Object。并且这个Object的地址还是独一无二的，于是编译器就会给空类创建一个隐含的一个字节的空间。


二、只有成员变量的Size
class Car
{
private:
int nLength;
int nWidth;
};
void main()

{

int size = 0;

Car objCar;
size = sizeof(objCar);
printf("%s %d /r", "Class Car Size:", size);
}
输出结果：Class Car Size:8

这个结果很多开发人员都清楚。在32位系统中，整型变量占4个字节。这里Class Car中含有两个整型类型的成员变量，所以Class Size是8。

class Car

{

private:
int nLength;
int nWidth;
static int sHigh;
};
void main()
{
int size = 0;
Car objCar;
size = sizeof(objCar);
printf("%s %d /r", "Class Car Size:", size);
}
输出结果：Class Car Size:8

我们这次在Class Car中添加了一个静态成员变量，但是Class Size仍然是8个字节。这正好符合了，结论中的第一条：非静态成员变量总合。

class Car
{
private:
char chLogo
int nLength;
int nWidth;
static int sHigh;
};
void main()
{
int size = 0;
Car objCar;
size = sizeof(objCar);
printf("%s %d /r", "Class Car Size:", size);
}
输出结果：Class Car Size:12

在类中又插入了一个字符型变量，结果Class Size变成了12。这个就是编译器额外添加3个字符变量，做数据对齐处理，为了是提高CPU的计算速度。编译器额外添加的东西我们是无法看见的。这也符合了结论中的第二条：加上编译器为了CPU计算，作出的数据对齐处理。


既然，我们这样定义类成员数据编译器会额外的增加空。那么，我们何不在定义类的时候就考虑到数据对齐的问题，可以多定义出3个字符类型变量作为预留变量，既能满足数据对齐的要求，也给自己的程序添加了一些可扩展的空间。


三、只有成员函数的Size
class Car
{
public:
Car(){};
~Car(){};
public:
void Fun(){};
};
void main()
{
int size = 0;
Car objCar;
size = sizeof(objCar);
printf("%s %d /r", "Class Car Size:", size);
}

输出结果：Class Car Size:1

噢，这是怎么回事儿呢？再做一个实验看看。

class Car
{
public:
Car(){};
~Car(){};
public:
void Fun(){};
private:
int nLength;
int nWidth;
};
void main()
{
int size = 0;
Car objCar;
size = sizeof(objCar);
printf("%s %d /r", "Class Car Size:", size);
}

输出结果：Class Car Size:8

这次应该很清楚的了。函数是不占用类空间的。第一个例子中的Size为1个字节，正是编译器为类创建一个隐含的一个字节的空间

class Car
{
public:
Car(){};
virtual ~Car(){};
public:
void Fun(){};
};
void main()
{
int size = 0;
Car objCar;
size = sizeof(objCar);
printf("%s %d /r", "Class Car Size:", size);
}

输出结果：Class Car Size:4

这次，让析构函数为虚函数，看到了Class Size为4。这正是指向Virtual Table的指针vptr的Size。这正好符合了，结论中的第三条：加上为了支持虚函数，产生的额外负担。

到此为止，一个Class Object究竟占用多少内存空间，已经完全说清楚了。但是，这只是针对单独类，或者说是基类适用。对于子类，却不一样了。有兴趣的朋友可以做一些实验。