空结构体与空指针的大小

今天面试遇到了一个很有意思的问题，即空结构体在C++中所占的内存大小是多少？参见如下代码：

#include <iostream>struct S0{ };int main(){    std::cout << sizeof S0 << std::endl;    return 0;}

　　面试官当场提醒了我一下，说如果S0对象所占用的内存大小为0，那么将可以申请无限多个此类型的对象数组，并且大小永远为0。我当时觉得有点道理，不过转念一想，还是有点疑惑。

　　回来研究了一下，原来在C++语言中的确规定了空结构体和空类所占内存大小为1，而C语言中空类和空结构体占用的大小是0（在gcc中测试为0，其他编译器不一定）。由此又产生了一个新的疑问：为什么C++会有这样的规定呢？

　　原来，C++语言标准中规定了这样一个原则：“no object shall have the same address in memory as any other variable”，即任何不同的对象不能拥有相同的内存地址。如果空类对象大小为0，那么此类数组中的各个对象的地址将会一致，明显违反了此原则。

　　进一步地，C++做出这样规定的原因究竟有什么道理呢？请看下面这个计算元素个数的例子：

T array[5];int count = &array[4] - &array[0];

　　这种指针相减的运算在编译器中会等价于如下步骤：

count = ((char *)&array[4] - (char *)&array[0]) / sizeof T;

　　如果允许C++对象大小为0，那么这里的运算将产生两个问题：（1）不能通过指针区分不同的数组对象；（2）sizeof T为0导致非法的除0操作。这样一来，编译器还需要用一些复杂的代码来处理这些异常情况信息。

　　为了满足C++标准规定的不同对象不能有相同地址，C++编译器保证任何类型对象大小不能为0。C++编译器会在空类或空结构体中增加一个虚设的字节（有的编译器可能不止一个），以确保不同的对象都具有不同的地址。