C の空のクラスが 1 バイトのメモリを占有するのはなぜですか?

C での空のクラス オブジェクトのサイズ設定

この調査では、空のクラスのオブジェクトのサイズに関する興味深い問題を掘り下げます。保持する特定のデータを記述するほとんどのオブジェクトとは異なり、空のクラスにはメンバー変数がありません。このため、そのようなオブジェクトが本当にメモリを占有することができるのか、それともよりエーテル的な状態で存在する可能性があるのか​​という疑問が生じます。

次の単純なプログラムを考えてみましょう。

#include <iostream>
using namespace std;

class Empty {};

int main()
{
    Empty e;
    cerr <p>Whenこのプログラムを実行すると、1 バイトという驚くべき出力が得られます。この結果は、さまざまなコンパイラやアーキテクチャにわたって発生し、空のクラス オブジェクトの基本的な特性を示唆しています。</p>
<p><strong>Why Not Zero?</strong></p>
<p>なぜ空のクラスなのかという疑問が生じます。オブジェクトのサイズはゼロではありません。直感的には、空のオブジェクトはスペースを占有すべきではないと思われるかもしれません。ただし、この仮定では、一意のオブジェクト ID に対する重要な必要性が見落とされています。</p>
<p>C では、すべてのオブジェクトは一意のメモリ アドレスを所有します。このアドレスは、オブジェクトの参照と操作に不可欠です。オブジェクトにデータが含まれていない場合でも、その固有のアドレスにより、プログラム内の他のオブジェクトと確実に区別できます。</p>
<p><strong>なぜマシンのワード サイズではないのですか?</strong></p>
<p>別の空のクラス オブジェクトがネイティブ マシン語のサイズ (通常は 4 バイト) を占めることが期待される場合があります。ただし、これはいくつかの理由から当てはまりません。</p>
<ul>
<li>
<strong>アライメント制限:</strong> C のオブジェクトは、多くの場合、最適なパフォーマンスを得るために特定のデータ境界にアライメントする必要があります。ペイロードが無視できる空のオブジェクトでは、そのような位置合わせは必要ありません。したがって、アライメント制約に違反することなく、より小さなスペースを占有することができます。</li>
<li>
<strong>コンパイラの最適化:</strong> コンパイラは、空のクラス オブジェクトを、小さなオブジェクト用に予約された特別なメモリ領域に割り当てることによって最適化できます。通常、この領域ではよりコンパクトな割り当てが可能になり、最小のオブジェクトであっても作成および管理のオーバーヘッドが削減されます。</li>
</ul>
<p><strong>影響</strong></p>
<p>のゼロ以外のサイズ空のクラス オブジェクトにはいくつかの影響があります:</p>
<ul>
<li>
<strong>メモリ保存:</strong> 空のオブジェクトのサイズは小さいですが、それでもある程度のメモリを消費します。この考慮事項は、多数の空のクラス オブジェクトがインスタンス化されるシナリオに関連します。</li>
<li>
<strong>オブジェクトの識別性:</strong> 空のオブジェクトの一意のメモリ アドレスにより、他のオブジェクトと区別できることが保証されます。信頼性の高いオブジェクトの操作と参照を可能にします。</li>
</ul>
<p><strong>結論</strong></p>
<p>要約すると、C の空のクラスのオブジェクトはメモリ内で 1 バイトを占有します。このゼロ以外のサイズにより、オブジェクト ID の一意性が確保され、アライメント制限に対処できると同時に、コンパクトなメモリ割り当ての利点が得られます。空のクラスの使用を伴う C プログラムを設計および実装する場合、この動作を理解することが重要です。</p></iostream>

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