为何结构体B与结构体D的sizeof计算结果存在差异？

测试代码 #

#include <iostream>
using namespace std;

struct A{
    virtual void f(){};
    int a;
    char ch;
};

struct B : public A{
    char d;
};

struct C{
    double dd;
    int a;
    char ch;
};

struct D : public C{
    char d;
};

int main(){
    B b;
    D d;
    cout<<"b="<<sizeof(b)<<endl;
    cout<<"d="<<sizeof(d)<<endl;
}

运行结果 #

b=16
d=24

差异原因分析 #

以下基于64位系统（指针占8字节，默认8字节对齐规则）展开：

1. 结构体A与B的内存布局

• 结构体A：包含虚函数表指针（8字节）、int类型成员a（4字节）、char类型成员ch（1字节）。有效成员总长度为13字节，由于A的对齐边界由8字节的虚指针决定，需要填充3字节到16字节，因此sizeof(A)=16。
• 结构体B：继承A并新增char成员d。由于A包含虚函数，不属于C++的标准布局类型，编译器会做优化：将d直接放在A末尾的填充字节中（偏移13的位置）。此时B的有效成员总长度为14字节，对齐到8字节的倍数后仍为16字节，所以sizeof(B)=16。

2. 结构体C与D的内存布局

• 结构体C：包含double类型成员dd（8字节）、int类型成员a（4字节）、char类型成员ch（1字节）。有效成员总长度为13字节，对齐边界由8字节的double决定，填充3字节后sizeof(C)=16。
• 结构体D：继承C并新增char成员d。C是标准布局类型（无虚函数、无虚基类，成员访问权限一致），根据C++规则，派生类成员不能占用基类的填充字节，必须放在基类完整大小之后（偏移16的位置）。此时D的有效成员总长度为17字节，对齐到8字节的倍数后为24字节，因此sizeof(D)=24。

简单来说，两者的核心差异在于基类是否为标准布局类型：非标准布局基类允许派生类成员填充其末尾的预留空间，而标准布局基类则不允许，最终导致了结构体大小的不同。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者haojie zhou