sizeof 总是一样的吗？

Question

我有一个关于 class 结构化、填充以及由此产生的 sizeof class 的快速问题。在下面的示例中，在我测试过的每个编译器上，sizeof A 的结果总是 40 个字节，这对我来说很有意义。

#include <iostream>
class A {
    int a, b; // 4 + 4
    short c;  // + 2
    double f; // not currently 8 byte aligned. Currently 10 bytes, so pad 6 extra bytes, so: + 6 + 8
    char w;   // + 1
    bool d;   // + 1
    double g; // not currently 8 byte aligned. Currently 26 bytes, so pad 6 extra bytes, so: + 6 + 8

    // 4 + 4 + 2 + 6 + 8 + 1 + 1 + 6 + 8 = 40
};

int main() {
    std::cout << sizeof( A );
}

我的问题是，这会永远是真的吗？（假设每个成员的 alignof 和 sizeof 都没有改变）。我知道我可以重新排序它，这样 double 排在第一位，它缩小到 32 个字节；但是编译器可以做出这个决定吗？或者它总是程序员的责任？（我假设编译器无法重新排序）

Answer 1

不允许编译器对成员重新排序，因为它们都具有相同的访问级别。因此，例如，如果有一个 public 成员，那么编译器可以重新排序您的成员变量。

参考：https://timsong-cpp.github.io/cppwp/class.mem#19

C++ 标准不保证您的 class 的大小，但必须保证成员可以单独寻址。

Answer 2

sizeof(A)在你的程序执行中永远是一样的。如果您更改成员的顺序或 A 的打包和重新编译方式，那么您 can/will 会得到不同的值。如果您使用不同的编译器进行编译，大小也会发生变化。它也可以在使用相同编译器的不同机器上改变，因为不同机器的基本类型可能有不同的大小。

长话短说，如果您的 class 是特定尺寸，则添加一个 static_assert 来检查它。这样，如果它确实发生了变化，您将得到一个很好的编译器错误，而不是可能的 UB。

I know I can reorder it, so that the doubles come first, and it shrinks down to 32 bytes; but can a compiler make this decision?

不，编译器无法重新排序成员以更好地打包，因为您的 class 是标准布局 class 并且所有成员必须按照声明的顺序在内存中布局。

Answer 3

不允许编译器对您的 class 中的属性重新排序（在构造和解构成员时使用此顺序，因此这样做可能会改变程序的含义）。

但是，您也不能指望 sizeof 的结果始终相同。如果出现 64 位 int 比 32 位更有意义的体系结构怎么办？在那种情况下，尺寸会更大。

Answer 4

Will sizeof always be the same?

sizeof 是编译时常量。因此，对于任何已编译的程序，sizeof 不会在两次执行之间发生变化。但是，对于程序的不同编译没有这样的保证。事实上，当程序为另一个系统编译时，即使是基本类型的 sizeof 和 alignof 也是不同的。

I know I can reorder ... can a compiler make this decision?

标准布局 class 有限制。第一个成员保证与超级对象具有相同的地址。此外，对于任何此类 classes 在声明顺序的开头具有相同类型的相同顺序的成员，可以通过单独的 union 成员访问“公共初始序列”，这实际上意味着它们必须具有相同的地址，这有效地防止了成员的任何重新排序，因为编译器无法知道可能存在哪些其他 classes 具有潜在共享的公共初始序列。 A 是标准布局 class.

这些限制不适用于非标准布局 classes，允许编译器更加宽松。据我所知，该语言不会阻止编译器选择非标准布局成员的顺序 classes。但实际上，为了 link 将单独编译的目标文件放在一起，这些目标文件必须符合相同的二进制接口，即它们需要具有相同的类型表示。如果编译器对一个编译使用一种布局，而对另一个编译使用不同的布局，那将破坏 ABI。因此，无论编译器选择什么顺序，它都应该坚持下去。任何打算兼容的编译器都应该使用相同的 ABI。对于 GCC 使用的 Itanium ABI 的价值，指定：

2.4 Non-POD Class Types

II. Allocation of Members Other Than Virtual Bases

For each data component D (first the primary base of C, if any, then the non-primary, non-virtual direct base classes in declaration order, then the non-static data members and unnamed bit-fields in declaration order) ...

Or is it the always the programmer's responsibility? (I'm assuming the compiler can't reorder)

程序员最好假定子对象按声明顺序排列，并以最小化填充的方式选择该顺序。最好不要为了访问非标准布局的内存而假设子对象的顺序 classes.

sizeof 总是一样的吗？

Will sizeof always be the same?

c++

sizeof