【C++】类和对象--类对象模型与大小计算

类的实例化：从蓝图到建筑

类描述了实体具有哪些属性和方法，但它本身不占用实际的物理存储。只有当类被实例化------即定义出具体的对象时，程序才会在内存中开辟空间存放该对象的成员变量。

一个类可以实例化出多个对象，每个对象拥有独立的成员变量副本。正如建筑蓝图可以造出许多功能相同但地址不同的房子。

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class Stack {
    int* _array;
    size_t _capacity;
    size_t _top;
};
// 实例化两个对象，各占独立内存
Stack st1;
Stack st2;

对象大小的计算与存储模型

一个关键问题是：成员函数会占据对象空间吗？答案是否定的。C++编译器会将类的成员函数存放在公共代码段（只读区域），所有对象共享同一份函数实现。对象本身只需要存储属于自己独有的数据，即成员变量。

因此，计算一个对象的大小时，只需要考虑其成员变量所占空间，并遵循与C语言结构体相同的内存对齐规则。

特殊情况：空类。如果一个类既没有成员变量也没有虚函数（虚函数会引入虚表指针），它的大小并不是0，而是1字节。这1字节不存储任何实际数据，仅为了在内存中唯一标识该对象，使不同对象的地址不同。

cpp 复制代码

class A1 {};       // sizeof(A1) == 1
class A2 {
public:
    A2() {}
};                  // sizeof(A2) == 1 (成员函数不占对象空间)

结构体内存对齐规则

对象大小并不是成员变量大小的简单累加，编译器会进行内存对齐以提高存取效率。主流平台默认对齐数通常为8（VS中即为8）。规则如下（与C语言struct完全一致）：

第一个成员：放在与对象起始地址偏移量为0的位置。
其他成员：每个成员要对齐到某个地址，该地址必须是 对齐数的整数倍。
对齐数 = min(编译器默认对齐数, 该成员自身大小)。
整体大小：对象的总大小必须是最大对齐数的整数倍。
嵌套结构体：如果类中包含另一个类的对象作为成员，该成员对齐到自身内部最大对齐数的整数倍位置，整个类的大小也要考虑该子对象的最大对齐数。

示例分析：

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class Example {
    char c;    // 大小1，对齐数 min(8,1)=1，偏移0
    int  i;    // 大小4，对齐数 min(8,4)=4，下次对齐到偏移4，c后填充3字节
    short s;   // 大小2，对齐数 min(8,2)=2，当前偏移8，满足对齐，占2字节，总10
}; // 最大对齐数为4，总大小需为4的倍数，末尾填充2字节 => 12

掌握对象内存模型，是我们理解this指针传参、深浅拷贝以及继承多态的物理基础。下一篇将聚焦那个隐藏在幕后却至关重要的角色------this指针。

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结构体内存对齐规则