Question

类模板std::variant表示类型安全联合。在任何给定时间std::variant的实例或者保存其替代类型之一的值，或者它没有值。

sizeof(std::variant<float, int32_t, double>) == 16

但如果它是一个联盟，为什么需要这么多空间呢？

struct T1 {
    float a;
    int32_t b;
    double c;
};

struct T2 {
    union {
        float a;
        int32_t b;
        double c;
    };
};

变体与struct

的大小相同

sizeof(T1) == 16
sizeof(T2) == 8

我希望联合的大小加上4个字节来存储，哪种类型是活动的。

Answer 1

此处col-*-*中具有最大对齐的类型为variant，对齐为8.这意味着整个double必须具有8的对齐。这也意味着它大小必须是8的倍数，以确保每个variant数组中的variant将与8对齐。

但是变体必须存储的不仅仅是最大的类型：它还必须存储标识符或标记以了解当前实例化的类型。因此，即使只有1个字节用于该标识符，整个结构也会填充为16，因此它是8的倍数。

更正确的比较是：

double

Answer 2

基本答案是：出于校准原因。由于您的一个类型是double，而双精度是8字节，具有8字节对齐要求，这意味着该变体还具有8字节对齐要求。所以它只能是8个字节的倍数。正如您自己所指出的，最小尺寸是最大类型+另外一些指示哪个成员处于活动状态。这意味着它不能适合8个字节，但是对齐要求会一直强制到16个字节。

这就是为什么它不能是12字节，正如你的理由。顺便说一句，也没有规则说活动类型存储必须是4个字节。事实上，很明显，在绝大多数情况下，你可以使用单个字节，可以区分255种类型，加上空状态。我们可以测试一下：

struct null {};
std::cerr << sizeof(std::variant<bool, null>);

我刚刚在coliru上测试了它，它打印出“2”。在这种情况下，最大类型（bool）为1个字节，1个字节用于确定哪个类型处于活动状态。

Answer 3

虽然变体在逻辑上是类型安全的联合，但不保证它们的大小等于具有相同成员的原始联合的大小。

很明显，由于变体（与原始联合不同）需要存储当前活动类型的信息，因此它必须更大。变体的实际大小取决于体系结构（填充）和实现，因为Standard对大小没有限制。

Answer 4

有趣的是，你被巧合欺骗了。以下的返回是16：

sizeof(std::variant<float, int32_t, double, int64_t>)

这也是：

sizeof(std::variant<float, int32_t, double, int64_t, double>)

所以基本上std::variant中有一个内部变量，其大小为8字节（或更小，但与8字节对齐）。除了你的工会之外，还有16岁。