派生类比基类大，即使它包含引用变量

Question

从我目前阅读的内容来看，似乎引用变量根本不应该占用任何内存。相反，它们被视为它们引用的完全相同的变量，但名称不同。

但是，当我运行以下代码时，似乎并非总是如此：

#include <cstdio>
struct A
{
    int m[3];
};
struct B: A
{
    B():x(m[0]), y(m[1]), z(m[2]){}
    int& x;
    int& y;
    int& z;
};
int main(){
    printf("%u, %u\n", sizeof(A), sizeof(B));
    return 0;
}

输出：

12, 40

为什么 B 比 A 大这么多？

有没有其他方法可以访问，例如 B.m[0] 和 B.x？

Answer 1

引用就像一个指针，它不能为空，也不能“重新定位”（使其指向不同于最初指向的东西）。因此，我们可能期望引用占用与指针相同的空间量（尽管不能保证）。所以三个整数，4 个字节用于对齐，然后三个 8 字节指针将是 40 个字节，使您的示例完全合理。

你可以创建一个像B.x() 这样的方法来返回一个值而不占用更多空间。但是由于 C++ 缺少“属性”，所以您不能让 B.x 返回不占用空间的东西（即，您不能进行看起来像成员变量访问但行为像方法调用的东西）。

Answer 2

你解释错了。一个reference that is used purely locally can - and often is - eliminated by the optimizer。请注意，在它的生命周期内，我们仍然需要将它存储在某个地方（例如在寄存器中）。

编译器不能像局部变量那样容易地预测对象的寿命，因此，成员引用实际上不能被替换和丢弃：有必要保存一个指针（4 字节或 8 字节）指向在对象生命周期内保持成员一致的实际内容。

Answer 3

从我目前阅读的内容来看，似乎引用变量根本不应该占用任何内存。

您应该进一步阅读；） 说真的，引用不是魔术。所以在现实世界中，对象必须以某种方式存储有关引用绑定到哪个对象的信息。因此，虽然从概念上讲，引用没有大小，但实际上它非常像指针，通常编译器只使用指针。与指针不同的行为（非空、不可重新赋值、无需取消引用）由编译器在编译时强制执行。

所以你看到的基本上是 A 的大小加上填充加上三个指针的大小。我猜你在一个 64 位系统上，sizeof(int) 是 4，sizeof(void*) 是 8：

 12 bytes for the A subobject (4 for each int)
+ 4 bytes padding (to get to a multiple of 8 bytes)
+24 bytes for the 3 references/pointers in B (8 for each one)
--------------
 40 bytes total

对于您的其他问题，给定B 类型的对象b，您可以直接访问b.m[0]，因为它在A 中是公开的并且是公开继承的。在没有您遇到的引用开销的情况下给它另一个名称是不可能的。