运算符方法是否占用 C++ 对象中的内存？

Question

假设我有一些简单的类/结构，除了数据和少数几个运算符之外没有其他任何东西。如果我理解的话，一个在 C++ 中只有数据的基本结构，就像 C 一样，占用的内存与成员一样多。例如，

struct SomeStruct { float data; }
sizeof(SomeStruct) == sizeof(float); // this should evaluate to true

我想知道的是，在类中添加运算符是否会使对象在内存中变大。例如

struct SomeStruct
{
public:
    SomeStruct & operator=(const float f) { data = f; return this; }
private:
    float data;
}

sizeof(SomeStruct) == sizeof(float) 的计算结果仍然是真的吗？是否有不会增加内存中对象大小的运算符/方法？

Answer 1

结构不一定只有它的成员那么大（考虑填充和对齐），但你基本上是正确的，因为：

函数不是数据，也不“存储”在对象类型中。

也就是说，在向类型添加虚拟函数的情况下，请注意添加虚拟表指针。这是该类型的一次性大小增加，当您添加更多虚函数时不会重新应用。

Answer 2

我想知道的是，在类中添加运算符是否会使对象在内存中变大。

答案是“视情况而定”。

如果在添加函数之前类不是多态的，并且这个新函数使类保持非多态，那么添加这个非多态函数对类实例的大小没有任何影响。

另一方面，如果添加这个新函数确实使您的类具有多态性，那么这种添加将使您的类的实例更大。大多数 C++ 实现使用虚拟表，或简称为 vtable。多态类的每个实例都包含一个指向该类的 vtable 的指针。非多态类的实例不需要，因此不包含 vtable 指针。

最后，向已经是多态的类添加另一个虚函数不会使类实例更大。此添加确实使该类的 vtable 更大，但 vtable 本身不是实例的一部分。 vtable 指针是实例的一部分，并且该指针已经是类布局的一部分，因为该类已经是多态的。

Answer 3

当我学习 C++ 和 OOP 时，我在某处（一些不好的来源）读到 C++ 中的对象本质上与内部带有函数指针的 C 结构相同。 它们在功能上可能是这样的，但如果它们真的是这样实现的，那将是巨大的空间浪费，因为所有对象实例都必须存储相同的指针。

方法代码存储在一个中心位置，而 C++ 只是让它看起来很方便，就好像每个实例都有自己的方法一样。 （运算符本质上是不同语法的函数）。

在类中定义的方法和运算符不会增加实例化对象的大小。你可以自己测试一下：

#include <iostream>
using namespace std;

struct A {
  int a;
};
struct B {
  int a;
  //SOME RANDOM METHODS AND OPERATORS
  B() : a(1) {cout<<"I'm the constructor and I set 'a' to 1"<<endl;}
  void some_method() const { for(int i=0;i<40;i++) cout<<"loop";}
  B operator+=(const B& b){
    a+=b.a;
    return *this;
  }
  size_t my_size() const { return sizeof(*this);}


};

int main(){

cout<<sizeof(A)<<endl;
cout<<B().my_size()<<endl;

}

64 位系统上的输出：

4
I'm the constructor and I set 'a' to 1
4

==> 大小没有变化。