C++类对象的成员内存占用

在C++中，类对象的内存布局受到许多因素的影响，包括成员变量的类型、顺序、对齐方式以及是否包含虚函数等。下面给出一些例子来说明不同情况下类对象的内存占用情况。

不同对象的内存占用

1. 空类对象：

   class EmptyClass {};
   

   空类对象通常占用一个字节的内存，因为在C++中空对象的实例不能具有零大小，以确保每个对象在内存中有独一无二的地址。

2. 普通类对象：

   class MyClass {
   public:
       int x;
       double y;
       char z;
   };
   

   普通的类对象的大小等于其成员变量的大小之和，再加上可能的对齐空隙。成员变量的对齐方式通常是按照其自身大小的最大值进行的。

3. 带有函数的类对象：

   class ClassWithFunction {
   public:
       void myFunction() {}
   };
   

   类中的成员函数并不会直接增加类对象的大小，因为成员函数是与类共享的，不会被复制到每个对象中。

4. 包含虚函数的类对象：

   class BaseClass {
   public:
       virtual void virtualFunction() {}
   };
   
   class DerivedClass : public BaseClass {
   public:
       int x;
   };
   

   当类包含虚函数时，通常会有一个指向虚函数表（vtable）的指针，这个指针的大小与系统相关，一般是一个指针的大小。因此，包含虚函数的类对象会比没有虚函数的对象多一个指针的大小。

5. 多重继承的类对象：

   class A {
   public:
       int a;
   };
   
   class B {
   public:
       double b;
   };
   
   class MultipleInheritance : public A, public B {
   public:
       char c;
   };
   

   多重继承的类对象的内存布局将包含基类的成员变量，并根据对齐规则填充可能的对齐空隙。

需要注意的是，对于上述的示例，实际的内存布局可能会因编译器、编译选项和目标平台的不同而有所变化。可以使用sizeof运算符来获取类对象的大小。

示例

代码

下面是一个简单的C++测试程序，演示了上述各种情况下类的大小：

#include <iostream>

class EmptyClass {};

class MyClass {
public:
    int x;
    double y;
    char z;
};

class ClassWithFunction {
public:
    void myFunction() {}
};

class BaseClass {
public:
    virtual void virtualFunction() {}
};

class DerivedClass : public BaseClass {
public:
    int x;
};

class A {
public:
    int a;
};

class B {
public:
    double b;
};

class MultipleInheritance : public A, public B {
public:
    char c;
};

int main() {
    std::cout << "Size of EmptyClass: " << sizeof(EmptyClass) << " bytes\n";
    std::cout << "Size of MyClass: " << sizeof(MyClass) << " bytes\n";
    std::cout << "Size of ClassWithFunction: " << sizeof(ClassWithFunction) << " bytes\n";
    std::cout << "Size of BaseClass: " << sizeof(BaseClass) << " bytes\n";
    std::cout << "Size of DerivedClass: " << sizeof(DerivedClass) << " bytes\n";
    std::cout << "Size of MultipleInheritance: " << sizeof(MultipleInheritance) << " bytes\n";

    return 0;
}

这个程序定义了上述的各种类，并使用sizeof输出它们的大小。

结果

输出的大小可能会因为编译器、编译选项和目标平台的不同而有所变化。本机以x86_64 的Ubuntu 18.04为例

Size of EmptyClass: 1 bytes
Size of MyClass: 24 bytes
Size of ClassWithFunction: 1 bytes
Size of BaseClass: 8 bytes
Size of DerivedClass: 16 bytes
Size of MultipleInheritance: 24 bytes