【温故而知新】C++中类的大小与其继承关系

【本文参考微信公众号：“程序猿”，账号：imkuqin，原文链接】

1、空类：

//NullClass.h#pragma onceclass CNullClass{};

查看CNullClass实例的大小：

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]){CNullClass *pNullClass;pNullClass = new CNullClass;printf("size of CNullClass:%d\n",sizeof(*pNullClass));delete pNullClass;return 0;}

输出结果显示，CNullClass实例的大小为1，即空类的实例只占一个字节，且该字节的内容并无实质意义。

2、只包含方法成员的类

//SimpleClass.h#pragma onceclass CSimpleClass{public:CSimpleClass();~CSimpleClass();void memthod1();};//SimpleClass.cpp#include "stdafx.h"#include "SimpleClass.h"CSimpleClass::CSimpleClass(){printf("CSimpleClass constructed.\n");}CSimpleClass::~CSimpleClass(){printf("CSimpleClass destructed.\n");}void CSimpleClass::memthod1(){printf("memthod1 called.\n");}//main.cpp#include "stdafx.h"int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]){CSimpleClass *pSimpleClass;pSimpleClass = new CSimpleClass;printf("size of <span style="font-family: 'Microsoft YaHei';">CSimpleClass </span>:%d\n", sizeof(*pSimpleClass));delete pSimpleClass;return 0;}

运行结果：

由此可知，一个类的成员函数并不影响类的实际大小。

3、包含数据成员的类

class COneMemberClass{public:COneMemberClass(int data = 0){m_nData = data;m_nData2 = 0;}~COneMemberClass(){};void foo();void setData2(int data2);private:int m_nData;int m_nData2;};void COneMemberClass::foo(){printf("data: %d.\ndata2: %d.\n",m_nData,m_nData2);}void COneMemberClass::setData2(int data2){m_nData2 = data2;}int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]){COneMemberClass OneMemClass(1);OneMemClass.setData2(5);OneMemClass.foo();printf("Size of COneMemberClass is %d.\n", sizeof(OneMemClass));return 0;}

运行结果：

内存结构如下：

可见，这种情况下，对象的保存内容为数据成员的值，按照声明中的顺序。

4、简单继承类：

class CSonClass :public COneMemberClass{public:CSonClass();~CSonClass();void foo();private:int m_nSonData;};CSonClass::CSonClass(){m_nSonData = 3;}CSonClass::~CSonClass(){}void CSonClass::foo(){printf("Son Class member - data：%d\n",m_nSonData);}int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]){CSonClass sonObj;sonObj.setData2(2);sonObj.foo();return 0;}

运行结果：

Son Class member - data : 3

内存结构为：

在内存中，首先存放的是基类的成员，然后是派生类的成员。如果派生类继续向下派生，则其子类的数据继续存放在后续地址中。

5、虚继承的类：

#include "OneMemberClass.h"class VirtualInheritClass : virtual public COneMemberClass{private:int nData;};

运行结果：

内存结构：

可见，在虚继承的情况下，类的最前面多了8个字节的数据，这些字节中保存了一个指针变量，指向一个关于虚基类偏移量的数组，偏移量是关于虚基类数据成员的偏移量。

另外对于某一个类继承自多个父类（B和C），这些父类又虚拟继承自一个共同的父类（A）的情况，内存结构如：（偏移量指针）（B的数据成员）(偏移量指针)（C的数据成员）（本对象的数据成员）（基类A的数据成员）。虚拟继承利用虚基类偏移量表指针，使得即使某各类被重复继承，基类的成员也只存在一次。

6、带有虚函数的情况

第一种，一个空类中声明了一个虚函数：

class CVirtualNull{public:CVirtualNull();~CVirtualNull();virtual void foo();};CVirtualNull::CVirtualNull(){printf("VirtualNull Class constructed.\n");}CVirtualNull::~CVirtualNull(){}void CVirtualNull::foo(){printf("Foo.\n");}

在这种情况下，CVirtualNull对象的大小为4，其内容只有一个指针，指向该类的虚函数表。

第二种，某个子类继承了一个声明了虚函数的父类:

class CSubVirtualClass :public CVirtualNull{public:CSubVirtualClass();~CSubVirtualClass();private:int m_nubVirtualNull;};CSubVirtualClass::CSubVirtualClass(){m_nubVirtualNull = 5;}CSubVirtualClass::~CSubVirtualClass(){}

此时，CSubVirtualClass对象的大小为8字节。CSubVirtualClass类虽然没有直接声明虚函数，但是依然包含了基类的虚函数表（地址不同，指向内存的内容）。内存结构如下：

在单继承情况下，当子类自己定义了虚函数时，依然只有一个虚函数表（继承自父类），子类的虚函数指针将添加到这个虚函数表的后面。但当多继承时，子类中可能包含多个虚函数表，分别对应每一个父类。

第三种，包含虚函数类的虚继承

class VirtualInheritance{private:int m_men1;public:virtual void aa(){};};class sonClass1 : public virtual VirtualInheritance{private:int m_mem2;public:virtual void bb(){};};class sonClass2 : public virtual sonClass1{private:int m_mem3;public:virtual void cc(){};};

在 visual studio中的输出结果为：

对于VirtualInheritance类，其包含一个虚函数表+自身成员，大小为8。

对于sonClass1类，由于是虚拟继承因此包含一个虚函数偏移指针；由于自身存在虚函数，因此包含一个指向虚函数表指针；随后是自身的数据成员，最后是完整的父类对象。sonClass2情况与此类似。

总结：

1，普通单继承，只需将自身成员变量的大小加上父类大小（父类中 有虚函数，子类中不管有没有）若父类没有虚函数，则子类大小需要加上指向虚表的指针大小。

2，普通多继承，若几个父类都有虚表，则子类与第一个父类公用一个虚表指针，其他有几个有虚函数的父类则就有几个虚表指针。

3，虚拟单继承，此时若子类有虚函数则加上一个自身的虚表指针的大小，（若没有则不加）再加上自身的成员变量大小，还要加上一个虚类指针ptr_sonclass_fatherclass，最后加上父类的大小。

4，多重虚拟继承，此时若子类有虚函数则加上一个自身的虚表指针的大小，（若没有则不叫）再加上自身的成员变量大小，还要加上 一个公用的虚类指针（不管有几个虚拟父类，只加一个），在加上所有父类的大小。

5、普通、虚拟混合多继承，此时子类的大小为自身大小（若子类或普通父类有虚函数，则为成员变量+虚表指针大小；若都没虚函数，则就为成员变量大小），加上一个虚类指针大小，在加上虚拟父类的大小，在加上普通父类的大小（除虚表指针，因为它和子类公用一个虚表指针）。