[C++对象模型]继承内存开销分析

c/c++

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2019-4-1

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前言

采用VS2015编译器,其对继承空虚基类有特殊处理

空类分析

实验代码

class X {};
class Y : public virtual X {};
class Z : public virtual X {};
class A : public virtual Y {};
class B : public Y, public Z {};
class C : public virtual Y, public virtual Z {};
class D : public virtual C {};

int main() {
    cout << sizeof(X) << endl; // 1
    cout << sizeof(Y) << endl; // 4
    cout << sizeof(Z) << endl; // 4
    cout << sizeof(A) << endl; // 8
    cout << sizeof(B) << endl; // 8
    cout << sizeof(C) << endl; // 12
    cout << sizeof(D) << endl; // 16
}

X为空类,由编译器生成一个char,故大小为1
Y继承空虚基类,内含vptr.Y,故大小为4(此处有编译器优化,可以参考《深入理解C++对象模型》
Z与Y相同,故长度为4
A继承虚基类Y,内含vptr.A和vptr.Y,故大小为4+4=8
B继承基类Y、Z,内含Y和Z,故大小为4+4=8
C继承虚基类Y、Z,内含vptr.C、vptr.Y和vptr.Z,故大小为4+4+4=12
D继承虚基类C,内含vptr.D、vptr.C、vptr.Y和vptr.Z,故大小为4+4+4+4=12

非空类分析

实验代码

class X { int a; }; // 唯一不同之处
class Y : public virtual X {};
class Z : public virtual X {};
class A : public virtual Y {};
class B : public Y, public Z {};
class C : public virtual Y, public virtual Z {};
class D : public virtual C {};

int main() {
    cout << sizeof(X) << endl; // 4
    cout << sizeof(Y) << endl; // 8
    cout << sizeof(Z) << endl; // 8
    cout << sizeof(A) << endl; // 12
    cout << sizeof(B) << endl; // 12
    cout << sizeof(C) << endl; // 16
    cout << sizeof(D) << endl; // 20
}

X含有一个int,故大小为4
Y继承虚基类,内含vptr.Y以及int,故大小为4+4=8
Z与Y相同,故长度为8
A继承虚基类Y,内含vptr.A和vptr.Y以及int,故大小为4+4+4=12
B继承基类Y、Z,内含Y和Z,故大小为8+8=16
C继承虚基类Y、Z,内含vptr.C、Y和Z,但A只能派生1次,故大小为4+8+8-4=16
D继承虚基类C,内含vptr.D、vptr.C、vptr.Y和vptr.Z以及int,故大小为4+16=20

本文参考

空类的大小
C++ 多继承和虚继承的内存布局