非多态 C++ 类的 sizeof 可以大于其成员的总 sizeof 多少？

Question

在以下示例中，结构 E 继承结构 C 和 D，并且没有其他数据成员：

struct A{};
struct B{};
struct C : A, B {};
struct D : A, B {};
struct E : C, D {};

int main() {
    static_assert(sizeof(C) == 1);
    static_assert(sizeof(D) == 1);
    //static_assert(sizeof(E) == 2); // in Clang and GCC
    static_assert(sizeof(E) == 3); //in MSVC
}

在我测试过的所有编译器中，sizeof(C)==1 和 sizeof(D)==1，并且仅在 MSVC 中 sizeof(E)==3 超过其父/成员的总大小，演示：https://gcc.godbolt.org/z/aEK7rjKcW

其实我希望能找到sizeof(E) <= sizeof(C)+sizeof(D)（在空基优化的情况下更少）。而且这里几乎没有任何填充，否则sizeof(E) 将是 2 或 4。

E 中的额外空间 (sizeof(E)-sizeof(C)-sizeof(D) == 1) 的用途是什么？

Answer 1

首先，由于填充和对齐，它可能大于子对象的总和。但是，您可能已经意识到这一点，而这并不是您要问的。

要确定您的布局，您可以使用以下代码打印所有子对象的偏移量（及其类型的大小）：

static E x;
int main() {
    E *e = &x;
    C *c = e;
    D *d = e;
    A *ca = c, *da = d;
    B *cb = c, *db = d;
#define OFF(p) printf(#p " %d %d\n",  (int)((char*)p - (char*)e), (int)sizeof(*p))
    OFF(e);
    OFF(c);
    OFF(ca);
    OFF(cb);
    OFF(d);
    OFF(da);
    OFF(db);
}

gcc/clang 的输出是：

e 0 2
c 0 1
ca 0 1
cb 0 1
d 1 1
da 1 1
db 1 1

MSVC 的输出是：

e 0 3
c 0 1
ca 0 1
cb 1 1
d 2 1
da 2 1
db 3 1

这表明 MSVC 实现 EBO 的方式与其他编译器不同。特别是，它不是将A 和B 放在C 中的同一地址和D 中的同一地址（就像其他编译器一样），而是将它们放在不同的偏移量处。然后，即使sizeof(C) == 1，当它是子对象时，它也会为它分配完整的两个字节。这样做很可能是为了避免 cb 将其他一些 B 与另一个子对象混淆，即使在这种情况下这不会成为问题。