非多态C++类的大小为何大于其成员与基类的大小总和？

现象说明 #

你给出的测试代码如下：

struct A{};
struct B{};
struct C : A, B {};
struct D : A, B {};
struct E : C, D {};

int main() {
    static_assert(sizeof(C) == 1);
    static_assert(sizeof(D) == 1);
    //static_assert(sizeof(E) == 2); // Clang、GCC环境下成立
    static_assert(sizeof(E) == 3); // MSVC环境下成立
}

所有编译器都遵循C++标准的基础要求：空类的大小至少为1字节，保证每个独立对象拥有唯一的内存地址，因此sizeof(C) == 1、sizeof(D) == 1是全平台通用的结果。

MSVC下sizeof(E) == 3的核心原因 #

这是MSVC空基类优化（EBCO）的特殊实现策略导致的：

• GCC、Clang的空基类优化规则更宽松：当派生类继承多个空基类时，只要基类类型不同，就允许基类子对象尽可能复用地址空间，因此E的两个基类C、D总共只占2字节，符合你预期的sizeof(E) = sizeof(C) + sizeof(D)。
• MSVC的空基类优化有特殊限制：如果某一个空基类本身已经继承了其他空类（也就是示例中的C、D，都继承了A、B），那么当它作为更高层级派生类的基类时，MSVC不会将它的存储空间和同层级其他基类的存储空间复用，还会额外插入1字节的填充，确保所有层级的空基类子对象地址都唯一。最终E的大小就是C的1字节 + 1字节填充 + D的1字节 = 3字节。

C++标准仅允许编译器实现空基类优化，没有强制要求优化的具体规则，因此MSVC的实现是符合标准要求的，只是和GCC/Clang的优化策略不同。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Fedor