面试题：C++中class与struct内存布局差异之继承场景

Question

有如下代码：class BaseClass { int a; char b; }; struct DerivedStruct : BaseClass { short c; }; 同样在32位系统默认对齐方式下，DerivedStruct实例的内存布局是怎样的，占用多少字节？如果将DerivedStruct改为class DerivedClass : BaseClass { short c; }; 内存布局和占用字节数会有变化吗？请详细分析。

Answer 1

1. DerivedStruct内存布局及字节数分析：
   • 在32位系统默认对齐方式下，int类型占4字节，char类型占1字节，short类型占2字节。
   • 对于BaseClass，int a占4字节，char b占1字节，由于默认对齐（通常是4字节对齐），b之后需要填充3字节以满足4字节对齐，所以BaseClass占用8字节。
   • DerivedStruct继承自BaseClass，再加上short c占2字节，c之后需要填充2字节以满足4字节对齐。
   • 因此，DerivedStruct实例占用的字节数为8 + 2 + 2 = 12字节。
   • 内存布局如下：
     • 前4字节存放a。
     • 接着1字节存放b，后面3字节填充。
     • 再接着2字节存放c，后面2字节填充。
2. DerivedClass内存布局及字节数分析：
   • 当把DerivedStruct改为class DerivedClass : BaseClass { short c; };时，在C++中，class和struct在继承和成员访问控制等方面有区别，但在内存布局上，对于这种简单继承结构且在相同对齐方式下，内存布局和占用字节数没有变化。
   • 同样，BaseClass部分占用8字节，DerivedClass新增的short c及后续填充字节与DerivedStruct情况相同，DerivedClass实例也占用12字节。

所以，无论是DerivedStruct还是DerivedClass，在32位系统默认对齐方式下，内存布局相同，占用字节数均为12字节。