为什么 sizeof(Base) 与 sizeof(Derived) 没有什么不同答案

【问题标题】：why sizeof(Base) is not different of sizeof(Derived)为什么 sizeof(Base) 与 sizeof(Derived) 没有什么不同
【发布时间】：2019-08-17 22:42:53
【问题描述】：

我觉得sizeof(Base)应该是12，为什么是16？

没有虚函数，我得到 4 和 8。

class Base{
  public:
    int i;
    virtual void Print(){cout<<"Base Print";}
};

class Derived:public Base{
  public:
    int n;
    virtual void Print(){cout<<"Derived Print";}
};

int main(){
  Derived d;
  cout<<sizeof(Base)<<","<<sizeof(d);
  return 0;
}

预期结果：12，16

实际结果：16，16

【问题讨论】：

可能是填充问题？

标签： c++ sizeof virtual-functions memory-layout vptr

【解决方案1】：

这是因为编译器决定对齐你的类。

如果您希望（或需要）结构或类具有“真实”大小，您可以像这样使用#pragma pack(1)：

#pragma pack(push, 1) // Set packing to 1 byte and push old packing value to stack

class Base{
  public:
    int i;
    virtual void Print(){cout<<"Base Print";}
};

class Derived:public Base{
  public:
    int n;
    virtual void Print(){cout<<"Derived Print";}
};

int main(){
  Derived d;
  cout<<sizeof(Base)<<","<<sizeof(d);
  return 0;
}

#pragma pack(pop) // restore old packing value

【讨论】：

请注意，除非您有非常充分的理由绕过对齐规则，否则您可能不应该这样做。
谢谢，对我很有帮助。
注： #pragma pack 是编译器扩展。

【解决方案2】：

为什么 sizeof(Base) 与 sizeof(Derived) 不同

因为编译器引入了对齐。

这是架构相关的，但为了简单起见，我假设我们指的是 64 位架构。

Scenario 64 bit / Clang 8.0.

Base 类型的对齐方式是8 字节：

alignOfBase(): # @alignOfBase()
  mov eax, 8
  ret

Base的布局由变量成员（int）和虚拟表（vtptr）组成。

如果我们假设一个“通用”架构，其中：

int 是 4 字节大小。
vtptr 是一个指针。在 64 位架构上是 8 字节大小。

如您所料，我们应该有一个 4 + 8 = 12 的总和。

但是，我们需要记住Base 的对齐方式是8 bytes。因此，连续的Base 类型应该存储在 8 的位置倍数中。

为了保证这一点，编译器为Base 引入了填充。这就是Base 大小为 16 字节的原因。

例如，如果我们考虑 2 个连续的 Base（base0 和 base1）没有填充：

0:  vtptr (base 0) + 8
8:  int   (base 0) + 4
12: vtptr (base 1) + 8  <--- Wrong! The address 12 is not multiple of 8.
20: int   (base 1) + 4

带内边距：

0:  vtptr (base 0) + 8
8:  int   (base 0) + 4+4   (4 padding)
16: vtptr (base 1) +8      <--- Fine! The adress 16 is multiple of 8.
24: int   (base 1) +4+4    (4 padding)

Derived 类型也是如此。

Derived的布局应该是：vtptr + int + int，即8 + 4 + 4 = 16。

Derived 的对齐方式也是8：

alignOfDerived(): # @alignOfDerived()
  mov eax, 8
  ret

确实，在这种情况下，不需要引入填充来保持Derived 与内存对齐。布局大小将与实际大小相同。

0:   vtptr (Derived 0)
8:   int   (Derived 0)
12:  int   (Derived 0)
16:  vtptr (Derived 1)  <---- Fine. 16 is multiple of 8.
24:  int   (Derived 1)
28:  int   (Derived 1)

【讨论】：

你忘了解释数组和结构之间的区别：struct { T x1, x2; };（原则上）可以有填充，但T x[2] 根据定义不能，所以任何可以在数组中的东西（任何具体对象类型）的大小必须与其对齐方式兼容。