具有虚拟函数的类的大小 GCC/Xcode

Question

谁能向我解释一下这是怎么回事？首先，我认为大多数程序员都知道具有虚函数的类有一个 vtbl，因此在其顶部有 4 个额外字节。据我所知，这是相当标准的。我已经对此进行了测试，并利用这一事实，从带有修补的 vtbls 的二进制文件进行就地加载。在过去的 6 个月里，我一直在 Xcode 中工作，最近才发现需要做一些就地加载的事情，所以我再次考虑修补 vtbls。为了确保我的理解是正确的，我编写了一个示例程序。这是：

class A
{
    public:
    virtual int getData()
    {
        return a;
    }

    virtual void print()
    {
        printf("hello\n");
    }
    int a;
};

class B : public A
{
public:
    int getData()
    {
        return b;
    }
    int b;
};

class C : public B
{
public:
    int getData()
    {
        return c;
    }

    void print()
    {
        printf("world\n");
    }
    int c;
 };

class D
{
public:
    int a;
    int b;
};

int main (int argc, const char * argv[])
{
    A* tA = new A();
    tA->a = 1;

    printf("A: %d\n", sizeof(A));
    printf("A data: %d\n", tA->getData());

    B* tB = new B();
    tB->a = 2;
    tB->b = 4;

    printf("B: %d\n", sizeof(B));
    printf("B data: %d\n", tB->getData());

    C* tC = new C();
    tC->c = 8;

    printf("C: %d\n", sizeof(C));
    printf("C data: %d\n", tC->getData());

    A* aC = tC;
    aC->print();

    printf("D: %d\n", sizeof(D));

    return 0;
}

我的预期输出是：

A: 8

A data: 1

B: 12

B data: 4 >

C: 16

C data: 8

world

D: 8

但是，我得到的输出是：

答：16

答数据：1

B：16

B 数据：4

C：24

C 数据：8

< Strong>world

D: 8

有人知道这里发生了什么吗？谢谢！

Answer 1

类 A 到 C 的实例包含 vptr，即指向动态类型的虚函数表的指针。该指针在 64 位机器上占用 8 个字节（在 32 位机器上占用 4 个字节）。每个int成员占用4个字节。

sizeof(Class) 的最小值是所有成员的 sizeof(member) 之和。如果是这样，那么

sizeof(A) = 8 (vptr) + 4 (int a) = 12
sizeof(B) = 8 (vptr) + 4 (int a) + 4 (int b) = 16
sizeof(C) = 8 (vptr) + 4 (int a) + 4 (int b) + 4 (int c) = 20
sizeof(D) = 4 (int a) + 4 (int b) = 8

但是，这只是最小尺寸。编译器通常会将此大小增加到 sizeof(void*) 的倍数，这里是 8 个字节。这个过程称为对齐。这可能看起来浪费了内存，但性能增益抵消了这一点：CPU 读取对齐数据的速度比读取未对齐数据的速度快得多。

顺便说一下，如果您使用的是 32 位计算机，您的预期结果将是正确的。指针（尤其是 vptr）的宽度为 4 字节，对齐也是 4 字节的倍数。由于相关类的所有数据成员都是 4 字节大，因此对齐不会执行任何操作。