面试题：C++复杂继承体系下虚基类对派生类内存占用的影响

Question

有一个虚基类A，类B和类C都虚继承自A，类D同时继承自B和C。A中有一个int成员变量，B和C各有一个double成员变量，D有一个char成员变量。请详细阐述D对象的内存布局情况，包括内存对齐是如何影响最终内存占用大小的，并给出计算D对象大小的具体过程。

Answer 1

1. 内存布局分析：
   • 虚基类A部分：
     • 由于A中有一个int成员变量，假设int占4字节（在32位和64位系统中常见）。同时，因为B和C虚继承自A，D对象中会有一个指向虚基类A子对象的虚基表指针（vptr for virtual base）。在64位系统中，指针占8字节。所以A相关部分在D对象内存布局中，先有一个8字节的虚基表指针，接着是4字节的int变量，共12字节。
   • 类B部分：
     • B有一个double成员变量，double通常占8字节。
   • 类C部分：
     • C同样有一个double成员变量，占8字节。
   • 类D部分：
     • D有一个char成员变量，char占1字节。
2. 内存对齐：
   • 内存对齐原则是为了提高内存访问效率，数据成员存储的起始地址要对齐到该数据成员大小的整数倍。
   • 在这个例子中，最大基本数据类型是double，占8字节。所以整个D对象的内存大小要对齐到8字节的整数倍。
3. 计算D对象大小的过程：
   • 前面分析的A部分12字节，B部分8字节，C部分8字节，D部分1字节，总共是12 + 8 + 8 + 1 = 29字节。
   • 由于要对齐到8字节的整数倍，29字节向上取整到8的倍数，即32字节。

所以，D对象的大小为32字节。