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。
核心规则速览
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。
详细计算示例
1. 基础情况：空类
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。
2. 只有成员变量（注意对齐）
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：
c从偏移 0 开始，占 1 字节。i需要 4 字节对齐，所以它不能紧挨着c（偏移 1），必须跳到偏移 4 的位置。- 中间产生了 3 字节的填充。
- 当前占用：1(
c) + 3(填充) + 4(i) = 8 字节。 - 最大对齐数是 4，8 是 4 的倍数，无需末尾填充。
3. 引入虚函数（vptr 的影响）
class {
a;
{}
};
