如何在C ++中确定对象的大小?

时间:2009-06-02 03:11:52

标签: c++ class memory size memory-management

例如,假设我有一个类Temp:

class Temp
{
    public:
        int function1(int foo) { return 1; }
        void function2(int bar) { foobar = bar; }

    private:
        int foobar;
};

当我创建Temp类的对象时,我如何计算它需要多少空间,以及它如何在内存中表示(例如| foobar | 4个字节| function1 | 8的8个字节|)

11 个答案:

答案 0 :(得分:60)

对于一阶近似,对象的大小是其组成数据成员的大小的总和。你可以肯定它永远不会小于此。

更准确地说,编译器有权在数据成员之间插入填充空间,以确保每个数据成员满足平台的对齐要求。一些平台对齐非常严格,而其他平台(x86)更宽容,但通过适当的对齐将表现得更好。因此,即使编译器优化设置也会影响对象大小。

继承和虚函数会增加额外的复杂性。正如其他人所说,类的成员函数本身不占用“每个对象”空间,但该类接口中虚函数的存在通常意味着存在虚拟表,本质上是一个函数指针的查找表,用于动态解析正确的函数实现,以便在运行时调用。通常通过存储在每个对象中的指针来访问虚拟表(vtbl)。

派生类对象还包括其基类的所有数据成员。

最后,访问说明符(public,private,protected)授予编译器对数据成员打包的某些余地。

简短的回答是sizeof(myObj)或sizeof(MyClass)将始终告诉您对象的正确大小,但其结果并不总是很容易预测。

答案 1 :(得分:18)

sizeof(Temp)

会给你大小。最有可能的是,它是4个字节(给出了很多假设)并且仅适用于int。这些函数不会占用每个对象的任何空间,它们被编译一次,并在每次使用时由编译器链接。

不可能确切地说出对象布局是什么,但是,标准没有定义对象的二进制表示。

对于二进制表示,有一些事情要注意,因为它们不一定是数据成员的字节总和,因为像structure padding

这样的事情

答案 2 :(得分:8)

如果需要有关如何在运行时在内存中表示对象的详细信息,则可以查看ABI(Application Binary Interface)规范。您需要查看确定编译器实现的ABI;例如,GCC 3.2及更高版本实现了Itanium C++ ABI

答案 3 :(得分:8)

我一直想知道这种事情,所以我决定想出一个完整的答案。这是关于你可能期望的,它是可预测的(耶!)!因此,通过以下信息,您应该能够预测班级的大小。

使用Visual Studio Community 2017(版本15.2),在发布模式下禁用所有优化并关闭RTTI(Run-time Type Information,我已确定以下内容:

简短回答:

首先:

  • 在32(x86)位,<size of pointer> == 4字节
  • 在64(x64)位,<size of pointer> == 8字节
  • 当我说“虚拟类继承”时,我的意思是例如:class ChildClass: virtual public ParentClass

现在,我的发现是:

  • 空类是1个字节
  • 空类的继承仍然是1个字节
  • 带有函数的空类仍然是1个字节(?!请参阅下面的注意以获得解释)
  • 具有函数的空类的继承仍为1字节
  • 向空类添加变量是<size of variable> bytes
  • 继承带有变量的类并添加另一个变量是<size of variables> bytes
  • 继承一个类并覆盖其函数会添加一个vtable(在结论部分提供的进一步说明)并且是<size of pointer>个字节
  • 简单地声明一个虚拟函数也会添加一个vtable,使其成为<size of pointer>个字节
  • 空类的虚拟类继承(带或不带成员函数)也会添加一个vtable,并使类成为<size of pointer>个字节
  • 非空类的虚拟类继承也会添加一个vtable,但它有点复杂: <size of pointer>个字节添加到总数中,包装所有成员变量都以<size of pointer>字节为增量覆盖<total size of member variables>所需的增量 - 是的,你读得正确...(看看我对结论中发生了什么的猜测/强> ...)

注意我甚至尝试过使用function()cout一些文本,创建类的实例,并调用该函数;它不会改变函数类的大小(它不是优化)!我有些惊讶,但它确实有意义:成员函数不会改变,所以它们可以存储在类本身的外部。

<强>结论:

  • 空类是1个字节,因为这是它在内存中存在所需的最小值。 但是,一旦添加了数据或vtable数据,就开始以0字节计数。
  • 添加(非虚拟)成员函数对大小没有任何作用,因为成员函数存储在外部。
  • 声明成员函数是虚拟的(即使该类未被覆盖!)或覆盖子类中的成员函数会添加所谓的"vtable" or "virtual function table",其允许Dynamic Dispatch(其中虽然使用它真的非常棒,我强烈建议使用它)。此vtable消耗<size of pointer>个字节,向所述类添加<size of pointer>个字节。当然,这个vtable每个类只能存在一次(无论是它还是不存在)。
  • 添加成员变量会增加该成员变量的类大小,无论所述成员变量是在父类还是子类中(当然,父类仍保持自己的大小)。
  • 虚拟类继承是唯一变得复杂的部分...所以...我认为经过一些实验后发生了什么:类的大小实际上一次增加<size of pointer>个字节,甚至如果它不需要消耗那么多内存,我猜是因为它为每个<size of pointer>个字节的内存添加了一个vtable“helper block”或者......

答案很长:

我使用此代码确定了所有这些:

#include <iostream>

using namespace std;

class TestA
{

};

class TestB: public TestA
{

};

class TestC: virtual public TestA
{

};

class TestD
{
    public:
        int i;
};

class TestE: public TestD
{
    public:
        int j;
};

class TestF: virtual public TestD
{
    public:
        int j;
};

class TestG
{
    public:
        void function()
        {

        }
};

class TestH: public TestG
{
    public:
        void function()
        {

        }
};

class TestI: virtual public TestG
{
    public:
        void function()
        {

        }
};

class TestJ
{
    public:
        virtual void function()
        {

        }
};

class TestK: public TestJ
{
    public:
        void function() override
        {

        }
};

class TestL: virtual public TestJ
{
    public:
        void function() override
        {

        }
};

void main()
{
    cout << "int:\t\t" << sizeof(int) << "\n";
    cout << "TestA:\t\t" << sizeof(TestA) << "\t(empty class)\n";
    cout << "TestB:\t\t" << sizeof(TestB) << "\t(inheriting empty class)\n";
    cout << "TestC:\t\t" << sizeof(TestC) << "\t(virtual inheriting empty class)\n";
    cout << "TestD:\t\t" << sizeof(TestD) << "\t(int class)\n";
    cout << "TestE:\t\t" << sizeof(TestE) << "\t(inheriting int + int class)\n";
    cout << "TestF:\t\t" << sizeof(TestF) << "\t(virtual inheriting int + int class)\n";
    cout << "TestG:\t\t" << sizeof(TestG) << "\t(function class)\n";
    cout << "TestH:\t\t" << sizeof(TestH) << "\t(inheriting function class)\n";
    cout << "TestI:\t\t" << sizeof(TestI) << "\t(virtual inheriting function class)\n";
    cout << "TestJ:\t\t" << sizeof(TestJ) << "\t(virtual function class)\n";
    cout << "TestK:\t\t" << sizeof(TestK) << "\t(inheriting overriding function class)\n";
    cout << "TestL:\t\t" << sizeof(TestL) << "\t(virtual inheriting overriding function class)\n";

    cout << "\n";
    system("pause");
}

<强>输出:

32(x86)位:

int:            4
TestA:          1       (empty class)
TestB:          1       (inheriting empty class)
TestC:          4       (virtual inheriting empty class)
TestD:          4       (int class)
TestE:          8       (inheriting int + int class)
TestF:          12      (virtual inheriting int + int class)
TestG:          1       (function class)
TestH:          1       (inheriting function class)
TestI:          4       (virtual inheriting function class)
TestJ:          4       (virtual function class)
TestK:          4       (inheriting overriding function class)
TestL:          8       (virtual inheriting overriding function class)

64(x64)位:

int:            4
TestA:          1       (empty class)
TestB:          1       (inheriting empty class)
TestC:          8       (virtual inheriting empty class)
TestD:          4       (int class)
TestE:          8       (inheriting int + int class)
TestF:          24      (virtual inheriting int + int class)
TestG:          1       (function class)
TestH:          1       (inheriting function class)
TestI:          8       (virtual inheriting function class)
TestJ:          8       (virtual function class)
TestK:          8       (inheriting overriding function class)
TestL:          16      (virtual inheriting overriding function class)

如果您需要有关多重继承的信息,去了解您的自我! -.-

答案 4 :(得分:6)

方法属于类,而不是任何特定的实例化对象。

除非有虚方法,否则对象的大小是其非静态成员大小的总和,以及成员之间用于对齐的可选填充。成员可能会在内存中按顺序排列,但规范并不保证具有不同访问规范的部分之间的排序,也不保证相对于超类的布局进行排序。

如果存在虚拟方法,vtable和其他RTTI信息可能会有额外的空间。

在大多数平台上,可执行代码都位于可执行文件或库的只读.text(或类似名称)部分,并且永远不会复制到任何位置。当class Temp具有方法public: int function1(int)时,Temp元数据可能具有指向实际实现的_ZN4Temp9function1Ei(受损编译名称可能因编译器而异)的指针,但是当然它永远不会包含嵌入的可执行代码。

答案 5 :(得分:4)

成员函数不考虑特定类的对象的大小。对象的大小仅取决于成员变量。对于包含虚函数的类,VPTR将添加到对象布局中。因此,对象的大小基本上是成员变量的大小+ VPTR的大小。有时这可能不正确,因为编译器试图在DWORD边界定位成员变量。

答案 6 :(得分:3)

如果您使用的是Microsoft Visual C ++,则有一个编译器选项可以告诉您实际对象的大小:/ d1reportSingleClassLayout

除了Lavavej http://channel9.msdn.com/Shows/Going+Deep/C9-Lectures-Stephan-T-Lavavej-Advanced-STL-3-of-n

的视频外,它没有记录

答案 7 :(得分:2)

如果要检查特定结构的布局,offsetof(s,member)宏也可能有用。它告诉您特定成员所居住的结构的基地址有多远:

struct foo {
  char *a;
  int b;
};

// Print placement of foo's members
void printFoo() {
  printf("foo->a is %zu bytes into a foo\n", offsetof(struct foo, a));
  printf("foo->b is %zu bytes into a foo\n", offsetof(struct foo, b));
}

int main() {
  printFoo();
  return 0;
}

将在典型的32位计算机上打印:

foo->a is 0 bytes into a foo
foo->b is 4 bytes into a foo

在典型的64位机器上,它会打印

foo->a is 0 bytes into a foo
foo->b is 8 bytes into a foo

答案 8 :(得分:0)

This可能会有所帮助。

此外,类功能与任何其他功能一样。 C ++对该函数的唯一作用是破坏函数名称,以使用特定类中的特定参数集唯一地标识特定函数。

答案 9 :(得分:0)

实用程序调用{​​{1}}(适用于'Poke-A-HOLE')名义上用于研究对象布局如何填充,但通常可视化对象大小和布局。

答案 10 :(得分:-1)

类的对象大小等于该类的所有数据成员的大小总和。例如,如果我有一个班级

class student
{
private:   
   char name[20];
   int rollno, admno;
   float marks;

public:
  float tmarks, percentage;

  void getdata();

  void putdata();
};

现在,如果我创建了这个类的对象,比如s1,那么这个对象的大小将是36个字节:

[20(name)+2(rollno)+2(admno)+4(marks)+4(tmarks)+4(percentage)]