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C++空類實例大小不是0原因

初學者在學習面向對象的程序設計語言時,或多或少的都些疑問,我們寫的代碼與最終生編譯成的代碼卻 大相徑庭,我們並不知道編譯器在後台做了什麼工作.這些都是由於我們僅停留在語言層的原因,所謂語言層就是教會我們一些基本的語法法則,但不會告訴我們為什麼這麼做?今天和大家談的一點感悟就是我在學習編程過程中的一點經驗,是編譯器這方面的一個具體功能。

首先:我們要知道什麼是類的實例化,所謂類的實例化就是在內存中分配一塊地址.

那我們先看看一個例子:

#include<iostream.h>

class a {};
class b{};
class c:public a{
 virtual void fun()=0;
};
class d:public b,public c{};
int main()
{
 cout<<"sizeof(a)"<<sizeof(a)<<endl;
 cout<<"sizeof(b)"<<sizeof(b)<<endl;
 cout<<"sizeof(c)"<<sizeof(c)<<endl;
 cout<<"sizeof(d)"<<sizeof(d)<<endl;
 return  0;}

程序執行的輸出結果為:

sizeof(a) =1

sizeof(b)=1

sizeof(c)=4

sizeof(d)=8

為什麼會出現這種結果呢?初學者肯定會很煩惱是嗎?類a,b明明是空類,它的大小應該為為0,為什麼 編譯器輸出的結果為1呢?這就是我們剛才所說的實例化的原因(空類同樣可以被實例化),每個實例在內存中都有一個獨一無二的地址,為了達到這個目的,編譯器往往會給一個空類隱含的加一個字節,這樣空類在實例化後在內存得到了獨一無二的地址.所以a,b的大小為1.

而類c是由類a派生而來,它裡面有一個純虛函數,由於有虛函數的原因,有一個指向虛函數的指針(vptr),在32位的系統分配給指針的大小為4個字節,所以最後得到c類的大小為4.

類d的大小更讓初學者疑惑吧,類d是由類b,c派生迩來的,它的大小應該為二者之和5,為什麼卻是8  呢?這是因為為了提高實例在內存中的存取效率.類的大小往往被調整到系統的整數倍.並采取就近的法則,裡哪個最近的倍數,就是該類的大小,所以類d的大小為8個字節.

當然在不同的編譯器上得到的結果可能不同,但是這個實驗告訴我們初學者,不管類是否為空類,均可被實例化(空類也可被實例化),每個被實例都有一個獨一無二的地址.

我所用的編譯器為vc++ 6.0.

下面我們再看一個例子.

#include<iostream.h>
class a{
pivate:
int data;
};

class b{
private:
    int data;
  static int data1;
};
 int b::data1=0;
 void mian(){
 cout<<"sizeof(a)="<<sizeof(a)<<endl;
 cout<<"sizeof(b)="<<sizeof(b)<<endl;
}

執行結果為:

sizeof(a)=4;

sizeof(b)=4;

為什麼類b多了一個數據成員,卻大小和類a的大小相同呢?因為:類b的靜態數據成員被編譯器放在程序的一個global  data members中,它是類的一個數據成員.但是它不影響類的大小,不管這個類實際產生 了多少實例,還是派生了多少新的類,靜態成員數據在類中永遠只有一個實體存在,而類的非靜態數據成員只有被實例化的時候,他們才存在.但是類的靜態數據成員一旦被聲明,無論類是否被實例化,它都已存在.可以這麼說,類的靜態數據成員是一種特殊的全局變量.

所以a,b的大小相同.

下面我們看一個有構造函數,和析構函數的類的大小,它又是多大呢?

#include<iostream.h>
class A{
public :
 A(int a){
  a=x;}
 void f(int x){
  cout<<x<<endl;}
 ~A(){}

private:
  int x;
  int g;
  };
class B{
public:
 private:
 int  data; int data2;
 static int xs;
};
int B::xs=0;
void  main(){
 A s(10);
 s.f(10);
 cout<<"sozeof(a)"<<sizeof(A)<<endl;
 cout<<"sizeof(b)"<<sizeof(B)<<endl;
}程序執行輸出結果為:

10 ,

sizeof(a) 8

sizeof(b) 8

它們的結果均相同,可以看出類的大小與它當中的構造函數,析構函數,以及其他的成員函數無關,只與它當中的成員數據有關.

從以上的幾個例子不難發現類的大小:

1.為類的非靜態成員數據的類型大小之和.

2.有編譯器額外加入的成員變量的大小,用來支持語言的某些特性(如:指向虛函數的指針).

3.為了優化存取效率,進行的邊緣調整.

4 與類中的構造函數,析構函數以及其他的成員函數無關.

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