当使用虚拟继承时，为什么类的大小会以某种不一致（模式化）的方式增加？

Question

这是我的理解：

在虚拟继承期间，:virtual base{} 派生类连同继承的数据成员必须保留 vpointer（以跟踪 base 的成员以保留单个成员实例），并且每个虚拟继承 base 的继承层次结构有一个 vpointer出现在derived 班级中。

在此代码中具有此知识：

• sizeof(B) 和 sizeof(C) 应该是 = sizeof(A) + vptr
• sizeof(D) 应该是 = sizeof(A) + vptr_from_B + vptr_from_C

struct A{
    int i=3,j=1,k=2;
};
struct B: virtual A{};
struct C: virtual A{};
struct D:B,C{};

int main()
{
    std::cout<<"size of class D = "<<sizeof(D)<<"\n";
    std::cout<<"size of class C = "<<sizeof(C)<<"\n";
    std::cout<<"size of class B = "<<sizeof(B)<<"\n";
    std::cout<<"size of class A = "<<sizeof(A)<<"\n";

    return 0;
}

案例1：

结构 A{};空结构

D = 16 , C = 8 , B = 8 , A = 1

案例2：

结构 A{ int i = 3; };一个整数

D = 24 , C = 16 , B = 16 , A = 4

• 为什么 B、C 和 D 有额外的 4 个字节？

案例3：

结构 A{ int i = 3, j = 1; };两个整数

D = 24 , C = 16 , B = 16 , A = 8

• 现在 B、C 和 D 的大小保持不变，即使 A 的 sizeof 增加了 4 个字节，...？

案例4：

结构 A{ int i = 3, j = 1, k = 2};三个整数

D = 32 , C = 24 , B = 24 , A = 12

• 像 Case1 一样，我们又多了 4 个字节？

模式继续。 . . 感觉就像某种零填充来保持虚拟继承的派生类的大小为 8 的倍数，我不知道到底发生了什么以及为什么？

抱歉提前提出愚蠢的问题

Answer 1

（Good Reads = this 为什么内存对齐很重要，this 为什么它对 CPU 很重要）。

• 简而言之：为了执行性能关键算法，一些 CPU 需要对齐数据（否则会出现 segv 或一些异常错误），如果它没有对齐，那么它们必须执行几个额外的周期来获取正确的偏移量来访问数据从长远来看，这会给性能带来相当大的影响。

在Case2:

填充到足以使offset 可被其对应的sizeof(data_member) 整除

struct B & C 看起来像：
下一个偏移量设置为 16，大小为 = 16 个字节

struct D 看起来像：
下一个偏移量设置为 16，大小为 = 24 字节

• 重要提示：存储顺序无关紧要，最终大小将相同，因为n = max(sizeof(data_members))，final offset 应该能被n 整除，这里是n = 8。如果在Case2: 在struct B&C 中，如果我先放入8(B|C::vptr) & offset = 8，然后4(int) & offset = 12，final offset 将填充4 个字节以使他可以被n 整除，最后final offset = 24.

在Case3: 中不需要填充，因为上面的 4 个填充字节是为新的整数成员解决的

在Case4

struct D 看起来像：
下一个偏移量设置为 16，大小为 = 32 个字节