總結筆試題中的類、結構體的sizeof問題

1.空類的大小是1.

class Empty{};int main(){cout<<sizeof(Empty)<<endl;}

一個空類的大小是1，而不是0.這是為什麼呢，因為如果你定義了這個類的對象，那麼你得有它的記憶體位址才行，而如果它的大小為0，它就不佔記憶體位址了，所以，編譯器將它的大小設為了1.

2.靜態成員不計入類的大小中

class Empty{public:static int val;};int Empty::val = 1;int main(){cout<<sizeof(Empty)<<endl;}

大小還是1，static變數是在程式執行之前分配的在靜態儲存區的，它的大小並不算在類的大小之內。

3.基類的私人成員也被衍生類別繼承下來了，但是不可被訪問，並不是衍生類別中沒有這個成員。

class C1{private:int v1;};class C2:public C1{private:int v2;};

它們的大小一個是4，一個是8.也許有人會覺得，C1的v1是private的，不會被繼承下來吧？其實是，它會被繼承下來，但是不可被訪問。

4.虛函數會增加類的大小。

class C1{virtual void func(){}};class C2:public C1{};

這兩個類大小均為4.這是因為：虛函數的實現，依賴於虛函數表，這兩個類都儲存了虛函數表的地址，這是一個指標，需要4個位元組。

6.下面我們考慮一個筆試中經常考的問題，結構體（類）的大小。
首先，咱們不考慮微軟提供的修改對其方式的代碼：#pragma pack和__declspec，考慮C++本身的情況：

class C1{char str;int ival;double dval;};class C2{int ival;double dval;char str;};

它們的大小分別為16和24。為什麼呢？因為在定義它們的大小時，需要考慮對齊的因素：
char類型的大小為1，所以它的地址是可以從任何位移處開始的；int的大小為4，所以它的起始地址一定是4的倍數；同理，double類型的起始地址一定是8的倍數。而整個類的大小，是這個類成員中最大的size的整數倍。
拿我們的例子來說，對於C1：str佔了1個位元組，然後空了3個位元組放ival，然後接著放dval。大小為1+3+4+8 = 16；對於C2：ival佔了4個位元組，接下來空4個位元組，放dval，然後放str，然後補上7個位元組（滿足8的整數倍），所以總的大小為：4+4+8+1+7 = 24；
所以，假設你的類或者結構體有很多變數的話，最好是把它們從大到小的擺放會比較節省空間的。
在上面的描述中，有一點是不確切的：而整個類的大小，是這個類成員中最大的size的整數倍。這是對於基本類型而言的，假設我們為其增加了數組：

class C1{char str;int ival;double dval;int arr[10];};class C2{int arr[10];int ival;double dval;char str;};

那麼它倆的大小就變為56、64，並不是最大成員arr的size（40）的整數倍，而是8的整數倍，可見，當數組的大小參與對齊計算時，是按照每個元素的大小來衡量的，舉個例子：

class C4{int val;char str;double arr[10];};

它的大小為88：val佔了4個，str佔了1個，然後空了3個，到達了位移量為8的地址，開始放arr，它的大小為80，一共為88。想想道理吧，對齊的目的只是為了更加快捷的訪問，所以，而數組是連續的，每個元素之間的位移量是固定的，所以完全沒有必要把整個大小弄成數組的大小的整數倍。

類似的如果一個類裡麵包含了其他成員類，那麼在計算整個類的大小時，對待子類時只使用它的成員中最大的元素的來參與對齊；而不是這個類的總大小：

class C4{double val;char str;int arr[10];};class C1{char str;int ival;double dval;C4 obj;};class C2{char str;C4 obj;int ival;double dval;};

在C1和C2中，包含了一個類成員C4，我們先看它的大小：val佔了8個，str佔了1個，然後空上3個，然後是40個位元組的arr，然後整個類的大小，是其中最大成員val的大小（8）的整數倍，所以還得補充4個：8+1+3+40 +4= 56；
下面再分析C1：char佔了一個，因為下面的是int，所以空3個，放ival，然後接著放dval，然後再放obj，總的大小為1+3+4+8+56 = 72；
最後看C2：char佔了1個，因為後面的是C4類型，要以8位元組對齊，所以補7個，然後放obj，然後放val，此時的大小為：1+7+56+4 = 68，因為下面是一個duoble，所以要以8對齊，所以要在填4個，到了72，然後放dval，總的大小為：1+7+56+4+4+8 = 80。

基本的情況就是這樣，但是微軟為我們提供了特殊的指令來修改對其方式：#pragma pack(n)和__declspec(align(n))。

7.

先看#pragma pack，它指明了對齊的位元組數：每個成員按其類型的對齊參數（通常是這個類型的大小）和指定對齊參數中較小的一個對齊。
比如#pragma pack(16)不會對我們的類的大小產生任何影響，而#pragma pack(2)意味著類的成員要以2個位元組對齊，所以C4大大小為：8（val）+1（str）+1（空）+40 = 50；而C1的大小為：1（str）+1（空）+4（ival）+8（dval）+50 = 64，同理C2的大小也是64。如果你使用#pragma pack(1)，則類裡面的元素就是緊緊挨在一起的，沒有C4的大小為49，而C1、C2均為62。
這個預先處理命令還有一些其他的用法，但與主題關係不太密切，就不多說了。

8.

declspec( align() )的一個特點是，它僅僅規定了資料對齊的位置，而沒有規定資料實際佔用的記憶體長度，當指定的資料被放置在確定的位置之後，其後的資料填充仍然是按照#pragma pack規定的方式填充的，這時候類/結構的實際大小和記憶體格局的規則是這樣的：
在__declspec( align() )之前，資料按照#pragma pack規定的方式填充，如前所述。當遇到__declspec( align() )的時候，首先尋找距離當前位移向後最近的對齊點（滿足對齊長度為max(資料自身長度,指定值) )，然後把被指定的資料類型從這個點開始填充，其後的資料類型從它的後面開始，仍然按照#pragma pack填充，直到遇到下一個__declspec( align() )。
當所有資料填充完畢，把結構的整體對齊數值和__declspec( align() )規定的值做比較，取其中較大的作為整個結構的對齊長度。
特別的，當__declspec( align() )指定的數值比對應類型長度小的時候，這個指定不起作用。舉個例子：

#pragma pack(2)__declspec(align(16))class C4{public:double val;//起始位移地址為0，佔8個位元組char str;//起始位移地址為8，佔一個位元組，然後填充一個位元組int arr[10];//起始地址為10，佔40個位元組};//資料填充完畢，大小為50，與50最近的16的倍數是64，所以總的大小為64。

最後，如果想查看某個變數的位移地址，可以通過offsetof來查看。具體內容可自行百度。