无虚表的C++结构体为何多占4字节？CRTP矩阵类实例内存大小异常

你遇到的是MSVC编译器空基类优化（EBCO）的实现限制，额外4字节开销来自未被优化的空基类子对象的对齐填充：

• C++标准要求所有对象（包括空类实例）必须拥有唯一内存地址，因此空类的sizeof至少为1。空基类优化允许派生类复用自身内存地址存放空基类子对象，消除这1字节开销，但该优化属于编译器可选实现，MSVC的默认实现规则比GCC/Clang严格得多。
• 你的Matrix类采用多继承，第一个基类BaseMatrix包含非静态数据成员（大小为4*4*sizeof(int)=64字节），它继承的BaseDimensional空基类可被EBCO优化，因此BaseMatrix本身大小符合预期为64字节。
• 第二个基类IntegralNumberDimensional是空类，MSVC默认不会对多继承场景下的非首个空基类执行EBCO，因此会为该空基类分配1字节空间。你当前编译目标为32位（x86），对象整体对齐要求为4字节，1字节会被填充为4字节，最终总大小为64+4=68字节，且空基类子对象被MSVC安排在内存起始位置，和你观测到的「额外4字节出现在对象开头」的现象完全匹配。

你可以通过以下测试快速确认问题：

• 单独打印sizeof(IntegralNumberDimensional<int, 16, Matrix<int,4,4>>)，返回值应为1。
• 移除Matrix对IntegralNumberDimensional的继承后，再打印sizeof(Matrix<int,4,4>)，返回值会变为64。
• 切换编译目标为x64，额外开销会变为8字节，符合64位下的对齐规则，进一步验证结论。
• 添加编译参数/d1reportSingleClassLayoutMatrix，编译时会输出Matrix类的完整内存布局，可直接看到空基类的占用情况。

你可以根据自身需求选择以下方案消除额外开销：

1. 调整继承结构：将IntegralNumberDimensional的功能合并到BaseDimensional或BaseMatrix中，避免Matrix多继承一个空基类，从根源上消除开销。
2. 启用标准兼容的空基类优化：VS2019 16.11及以上版本支持编译参数/Zc:emptyBaseOpt，添加该参数后MSVC会执行符合C++标准的空基类优化，可直接解决多继承下空基类无法被优化的问题。
3. 改造空基类为非继承实现：将IntegralNumberDimensional中的功能改造为非成员函数模板，或合并为BaseMatrix的成员模板，去掉这层空基类继承。

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