c++ - 我如何理解fdump-class-hierarchy输出

Question

我正在使用fdump-class-hierarchy编译器选项，但我不知道如何理解输出。 “大小”，“对齐”，“基本大小”和“基本对齐”是什么意思，它们是如何计数的？谢谢!

当代码是:

class A
{
public:

private:
    double m_nothing;
    int m_number;
};

输出为:

Class A
   size=16 align=8
   base size=16 base align=8
A (0x406c690) 0

但是，如果我稍微改变一下类(class):

class A
{
public:

private:
    int m_number;
    double m_nothing;
};

输出将是:

Class A
   size=16 align=8
   base size=12 base align=8
A (0x406c690) 0

Answer 1

size和align是用作完整类型时的类的大小和对齐方式。也就是说，如果创建的对象的完整类型就是该类型(例如定义该类型的变量，或者将该类型与new一起使用)。

大小只是它所占用的字节数。因此，size=16表示当用作完整类型时，它始终占用16个字节。

对齐方式告诉您对象的放置位置:align=8表示对象的地址必须为8的整数倍。

如果该类用作基类，则base size和base align给出大小和对齐方式。它们之所以不同，是因为C++标准允许对象在用作基类时使用较少的填充。

因此，让我们具体看一下您的示例(在第一种情况下，我假设您实际上在int之前拥有double)。我还省略了public和private，因为在这里它们什么都不会更改(如果您同时拥有公共(public)或私有(private)数据成员，则它们原则上可以进行某些更改，但是我不知道是否有任何编译器会利用这一点)。我也在猜测int和double的大小和对齐方式(实际上，我假定的值是相当普遍的选择，并说明您获得的值)。

所以在第一种情况下(我假设)

class A
{
  int m_number;
  double m_nothing;
};

现在int具有大小和对齐方式4，而double具有大小和对齐方式8。

因此，让我们完成编译器的工作并构建我们的类。

首先，我们有m_number，它占用4个字节。我们必须按照给定的顺序排列成员，因此m_number在A的开头:

iiii

到现在为止，我们的大小为4(int的四个字节)，并且对齐方式为4(因为int的对齐方式为4)。但是现在我们必须添加一个double(大小和对齐方式8)。由于紧接int之后，我们在(相对)地址4处，因此我们没有正确地为double对齐，因此我们必须添加4个填充字节(我将用*标记)以达到8的倍数。因此我们得到我们的类(class):

iiii****dddddddd

现在，如果将该类用作基类，那么我们就完成了。因此，我们将其设为base size=16和base align=8(我们需要将8对齐以便正确地将double对齐)。

对于完整的对象，还有另一个考虑因素:标准要求在数组中，对象彼此跟随，且彼此之间没有间隙。也就是说，对象之后的第一个字节必须与下一个对象正确对齐。最终，这意味着完整对象的大小必须为其对齐的倍数。

现在，我们发现的对象布局已满足该要求。因此，我们也可以将其不变地用于完整对象。因此，对于完整的对象，我们得到size=16和align=8。

现在考虑颠倒顺序的情况:

class A
{
  double m_nothing;
  int m_number;
};

现在我们必须从double开始:

dddddddd

接下来，我们必须添加int。事实证明，下一个空闲位置已针对int正确对齐，因此我们可以将其附加:

ddddddddiiii

现在可以用作基础对象了。如您所见，我们只需要12个字节，因此是base size=12。当然，为了正确地对齐double，对象必须再次从8的倍数的地址开始。因此，我们有了base align=8。

但是，对于作为完整对象的起诉，我们现在发现下一个地址将位于位置12，该位置未针对double成员正确对齐。因此，我们必须添加填充字节，直到再次到达正确对齐的地址为止:

ddddddddiiii****

如您所见，现在我们需要16个字节，即size=16。由于加倍，我们仍然有align=8。

请注意，对齐要求会极大地影响类的大小。例如，考虑以下两种类型:

struct S1
{
  char c1;
  double d1;
  char c2;
  double d2;
  char c3;
};

struct S2
{
  double d1;
  double d2;
  char c1;
  char c2;
  char c3;
};

虽然两者都包含相同的成员，但是具有上述大小和对齐方式的S1的总(非基本)大小为40，而S2的总大小仅为24。实际上，S1类型的对象将作为完整对象， 看起来像

c*******ddddddddc*******ddddddddc*******

而S2类型的代码看起来像

ddddddddddddddddccc*****

因此，最重要的是，具有最高对齐要求的成员应始终排在第一位。

还要注意sizeof返回完整对象的大小，即类层次结构转储调用的size。