影响类/结构体大小的主要因素

• 影响类/结构体大小的主要因素

1.类/结构体的大小主要受以下因素影响

1.1 成员变量

成员变量会直接影响类的大小，类的大小通常是其成员变量大小之和（但会受到对齐规则影响）

不同类型的成员变量占用的空间不同，编译器会为它们分配适当的内存。

函数成员不算作类或结构体的成员变量，也不会影响类的大小。

类的大小只由其非静态成员变量、对齐规则和**虚函数表指针（如果有虚函数）**等因素决定

1.2 对齐规则

C++ 中通常使用 内存对齐 来提高内存访问效率。

对齐会引入 填充字节（padding），导致类的实际大小可能大于所有成员变量大小之和。

常见对齐规则：

struct Example {
    char a;     // 1 字节
    int b;      // 4 字节
};              // 实际大小为 8 字节（对齐填充）

• 每个成员变量的地址必须是其类型大小的倍数。
• 类的大小必须是最大对齐边界的倍数。

在设置了内存对齐之后会有不同的结果

#include<iostream>

#pragma pack(push, 1) // 设置为 1 字节对齐
class Example1
{
	int a; //4
	char b;//1
};
#pragma pack(pop) // 恢复默认对齐

int main() {
	std::cout << sizeof(Example1); //5
	return 0;
}

1.3 虚函数

• 如果类定义了虚函数，编译器会为类添加一个虚函数表指针（vptr），这通常会增加类的大小。
• vptr 的大小与指针大小相同（通常为 4 字节或 8 字节，取决于平台）

class Example
{
	int a;
	char b;
	virtual void test1() {
		
	}
};

class Example_1
{
	int a;
	char b;
	void test1() {
		
	}
};

sizeof(Example); 	// 位为16  32位为12（虚表指针收到平台的影响）
sizeof(Example_1); 	// 没有虚表指针 为8

1.4 继承

• 基类的成员变量会影响派生类的大小。
• 如果基类有虚函数，派生类会继承虚函数表指针。
• 多继承时，每个基类的虚函数表可能需要单独的指针

1.5 编译器优化

• 不同的编译器可能会对类的布局进行优化，影响类的大小。
• 使用编译器选项（如 #pragma pack）可以改变类的对齐方式。

2. 空类的大小

class Empty {};

• 空类的大小不会是 0 字节，而是至少为 1 字节。
• 原因：为了确保每个对象有唯一的地址（C++ 标准规定），即使类不包含任何数据。
• 实际上，这个 1 字节没有数据含义，只是为了让空类实例可区分。

#include <iostream>
class Empty {};

int main() {
    Empty e1, e2;
    std::cout << "Size of Empty class: " << sizeof(Empty) << std::endl;
    std::cout << "Address of e1: " << &e1 << ", e2: " << &e2 << std::endl;
    return 0;
}

//输出
Size of Empty class: 1
Address of e1: 0x7ffee49214c0, e2: 0x7ffee49214c1

3.为什么函数不影响类的大小

• 函数代码存储在代码段：类的成员函数是代码，它们存储在可执行文件的代码段中，而不是类的对象中。
• 成员函数通过隐式指针调用：成员函数的访问通过隐式的 this 指针操作类的成员变量，this 指向具体的对象，函数本身并不占用对象的内存。

4.静态成员变量和函数也不影响类的大小

静态成员函数没有隐式的 this 指针，不与具体对象关联，因此它们也不影响类的大小

静态成员变量的存储位置：

• 静态成员变量是属于类本身，而不是属于类的某个对象。
• 它们被存储在全局数据区（通常是静态存储区或 BSS/数据段），与类的对象无关。
• 因此，静态成员变量不会包含在对象实例中，也不会影响类的大小。

class MyClass {
    int a;                     // 非静态成员变量，占用对象空间
    static int staticVar;      // 静态成员变量，不占用对象空间
    static void test1(){
	}
};

int main() {
    MyClass obj;
    std::cout << sizeof(obj) << std::endl; // 仅包含非静态成员变量的大小 4
    return 0;
}