单独继承的派生类的大小

Posted 2023-02-22

【中文标题】单独继承的派生类的大小

【英文标题】：Size of singly inherited derived classes

【发布时间】：2016-07-11 10:01:04

【问题描述】：

以下代码 (online version) 基于 Stanley Lippman 所著的“C++ 对象模型内部”一书的第 3.4 节（参见硬拷贝的第 85-86 页或PDF version 的第 64 页）。

#include <iostream>
#include <cstddef> // defines offset

struct Base

    int  w;
    char x;
;

struct Derived1 : Base

    char y;
;

struct Derived2 : Derived1

    char z;
;

int main()

    std::cout << "sizeof(Base) = " << sizeof( Base ) << "\n";
    std::cout << "sizeof(Derived1) = " << sizeof( Derived1 ) << "\n";
    std::cout << "sizeof(Derived2) = " << sizeof( Derived2 ) << "\n";

    std::cout << "Offset of x in Derived2 = " << offsetof( Derived2 , x) << "\n";
    std::cout << "Offset of y in Derived2 = " << offsetof( Derived2 , y) << "\n";
    std::cout << "Offset of z in Derived2 = " << offsetof( Derived2 , z) << "\n";

根据文本 Derived2 应该（？）大小为 16 个字节（假设是 32 位机器），但在 gcc 上我得到 12 个字节。然而，在 Visual Studio 上，它的大小正确（？）报告为 16 个字节。这是一个 gcc 回归错误还是标准没有定义的东西？

编辑

Stanley Lippman 确实不使用了offsetof 宏。这是我做的。

【问题讨论】：

我只想说gcc 在填充方面比visual studio 做得更好。关于对象应该如何表示，没有标准的说法。这取决于实施。

您正在阅读 1996 年的版本，那是两个 十年 前，甚至比 C++ 的第一个标准版本发布早两年。尝试查找最新版本；不要太害羞而实际购买适当的教育材料。

我相信 GCC('s ABI) 不必要地在桌面上留下了优化空间。在 64 位和 32 位 x86 上，所有三个类都可以轻松地具有相同的大小 8，方法是将其布局为 4+1+1+1+padding。不过，我认为 Itanium ABI 不允许这样做。

检查 link 以了解填充规则是否适用于您的代码。

【参考方案1】：

宏offsetof 只能用于标准布局 类型。由于Derived1 和Derived2 都没有标准布局，因此您的行为是未定义的。

除此之外，C++ 标准并没有对非静态数据成员的布局做出任何特别的承诺，因此如果一个布局与您对另一个布局的期望不符，这并不是真正的“错误”。

【讨论】：

令李普曼失望！以 UB 为例，和假设 x 的填充量！为他辩护，这本书写于 1996 年……

提供的代码似乎很标准。我猜想使用offsetof 的问题只出现在多重继承和虚拟继承中。

@Arunmu：不，Kerrek 是对的；这些类不符合 standard-layout 的定义。阅读§9/7。

@LightnessRacesinOrbit 哦..谢谢！