C++面试4-sizeof解析

C++sizeof关键字的深度解析

一、本质认知：编译器的尺度

1. 编译期操作符的基因

int arr[5];
cout << sizeof(arr);  // 输出20（假设int为4字节）

• 非运行时特性：在编译阶段完成计算，不会生成任何机器指令
• 表达式不求值：sizeof(++i)不会改变i的值
• 类型感知：对类型名使用时必须加括号（sizeof(int)合法，sizeof int非法）

2. 底层原理映射表

操作对象	编译器行为	典型示例
基本类型	直接查类型系统元数据	sizeof(int)→4
类对象	计算所有成员总大小+对齐填充	class A{int x;};→4
指针	返回地址长度（与类型无关）	sizeof(char*)→8（64位系统）
数组	计算整个数组内存容量	int arr[5];→20

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二、类与对象的暗战：内存布局的密码

1. 空类的生存法则

class Empty {};
cout << sizeof(Empty);  // 输出1（编译器插入占位字节）

• 存在性证明：确保不同实例有独立地址
• 继承时的优化：空基类优化（EBO）可消除大小开销

2. 虚函数的代价

class Base { virtual void foo(){} };
cout << sizeof(Base);  // 输出8（64位系统vptr指针）

• 虚表指针（vptr）：每个多态类携带隐形成员
• 多重继承倍增：每层虚继承增加一个vptr

3. 内存对齐的暴政

struct Weird {char c;     // 1字节// 3字节填充int i;      // 4字节double d;   // 8字节
}; 
cout << sizeof(Weird);  // 输出1+3+4+8=16（实际可能更大）