空类

1. 空类

所谓空类，意味着类中不携带任何数据。即该类中没有非静态成员函数、虚函数、虚基类等。理论上说，一个不携带任何数据的空类其所占用的内存空间大小应该是零，因为它不需要存储属于任何附加对象的数据。

实际情况果真如我们猜想的那样空类的大小为零吗？让我们拭目以待。

//test.cpp
#include <iostream>
using namespace std;

class Base{
};

int main()
{
        cout<<"sizeof(Base): "<<sizeof(Base)<<endl;
        return 0;
}
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类Base是一个名副其实的空类，因为类内部不包含任何的成员和虚函数等。g++编译该test.cpp程序（g++ test.cpp -o test），然后执行，得到的结果是：1。

对于空类，它有一个虚拟占位符成员，该成员大小为1字节，这个占位符成员保证了每个对象应具有唯一的地址。因此，Base类的不同对象其地址空间是不相同的。如下：

#include <iostream>
using namespace std;

class Base{
};

int main()
{
        cout<<"sizeof(Base): "<<sizeof(Base)<<endl;
        Base a, b;
        if(&a == &b)
                cout<<"The address is the same."<<endl;
        else
                cout<<"The address is different."<<endl;


        cout<<"&a: "<<&a<<", "<<"&b: "<<&b<<endl;
        return 0;
}
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现定义两个Base类对象，分别是a和b。然后分别对两个对象的地址进行判断，若相等，则打印“The address is the same.”反之，则打印“The address is different.” 编译运行，得到的打印结果如下：

可看到，两个对象所占用的内存地址空间是不一样的。

若对于一个空类，其所有对象占用的内存地址空间一样，会出现什么问题？如下示例所示，分别定义两个指向Base类类型的指针变量，然后分别初始化。

Base *p1 = new Base;
Base *p2 = new Base;

delete p1;
delete p2;
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若各对象占用的内存空间相同，那么这里delete p1、p2时候，会对同一内存空间释放两次，这是一个很严重的问题。

C++标准不允许空类大小为0

C++标准保证任何类的大小至少为一字节。并且标准规定，任何对象都不应该与另外一个对象具有相同的内存地址。这样做的理由是：

保证了new始终会返回指向不同内存地址的指针。
避免被零除。例如，指针算术运算（其中许多有编译器自动完成）涉及除以sizeof（类名）。

如下示例所示，若空类Base大小为0，那么下面demo将会导致段错误。由于C++标准规定空类不为0，所以下面的demo将正常运行，sizeof(b)结果是10。

#define ARRAY_SIZE(arr)   ( sizeof(arr) / sizeof(arr[0]) )
class Base{
};

Base b[10];
for(auto i = 0; i < ARRAY_SIZE(b); i++){
  do something; 
}
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空的基类不会为派生类大小增1

对于空类，其大小为1，那我现在声明一个派生类，继承于基类。派生类对象的大小是不是等于派生类大小+（空）基类大小（一字节）呢？其实不然，空基类不会为派生类的大小加一。如下示例：

#include <iostream>
using namespace std;

class Base{
};

class SubBase : public Base
{
        char m_c;
};
int main()
{
        cout<<"sizeof(SubBase): "<<sizeof(SubBase)<<endl;
        return 0;
}
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从打印结果可看到，对于之类SubBase的大小仍然为1字节，这里的1字节是子类的成员变量m_c的大小。所以空基类不会为派生类的大小增加一。