面试题：C++中为何空类的sizeof值通常不为0，其对性能有何潜在影响？

Question

在C++中，空类的sizeof值一般为1。请解释为什么会这样，并且阐述这种情况在实际编程中对性能可能产生哪些潜在影响，例如在内存分配、对象数组存储等场景下。

Answer 1

空类sizeof值为1的原因

在C++中，空类被实例化时，它必须在内存中有独一无二的地址。如果sizeof(空类)为0，那么两个不同的空类对象将无法在内存中区分，因为它们的地址将相同。所以，编译器会给空类分配1个字节的空间，使得每个空类对象都有独一无二的内存地址。

对性能的潜在影响

1. 内存分配：
   • 单个对象：当创建单个空类对象时，由于仅需1字节，内存分配开销相对较小。但相比于真正不需要占用空间的情况（假设允许sizeof为0），还是多占用了1字节，在内存极度紧张的系统中，可能会有轻微的浪费。
   • 多个对象：如果创建大量空类对象，如在循环中创建，每次分配1字节空间，总体可能会消耗较多内存，对内存分配器也是一种压力，影响内存分配性能。
2. 对象数组存储：
   • 假设创建空类对象数组，每个对象占用1字节，对于一个有n个元素的空类对象数组，就会占用n字节空间。如果这些对象原本无需占用空间，这n字节就是额外开销。在存储大量数据时，会增加内存使用量，影响缓存命中率。因为缓存是以块为单位进行数据预取的，如果数组占用空间过大，会导致缓存中其他有用数据被替换出去，从而增加内存访问时间，降低程序性能。