C++ 类大小计算详解：内存对齐与虚函数机制

这是一个经典的 C++ 面试题，也是理解对象内存布局的关键。很多人直觉认为类的大小等于所有成员变量之和，但实际上编译器会根据内存对齐、虚函数表指针以及继承关系进行自动调整。

内存布局示意图

在动手计算之前，先明确几个基本原则：

非静态成员变量是构成类大小的主体。
静态成员变量存储在数据区，不属于对象实例，sizeof 时不计入。
成员函数存储在代码段，同样不计入对象大小。
虚函数：只要类中存在虚函数（包括继承而来的），对象内部就会包含一个虚函数表指针（vptr）。64 位系统通常为 8 字节，32 位为 4 字节。
内存对齐：为了 CPU 访问效率，成员之间或末尾会有填充字节。
- 第一个成员偏移量为 0。
- 后续成员需位于其自身大小整数倍的地址上。
- 最终类总大小必须是最大成员对齐数的整数倍。
空类：大小为 1 字节，确保每个对象拥有唯一地址。

class Empty {
    // 没有任何成员
};

虽然看起来什么都没有，但 sizeof(Empty) 的结果是 1 字节。这是为了给对象分配一个独一无二的内存地址，避免不同对象占据同一位置。

class Example1 {
    char c; // 1 字节
    int i;  // 4 字节
};

直观上看是 1 + 4 = 5 字节，但实际结果是 8 字节。原因如下：

class  {
     a;
    {}
};

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