转：为什么C++中空类和空结构体大小为1？

参考：http://www.spongeliu.com/260.html

为什么C++中空类和空结构体大小为1？

On November 17, 2010, in C语言, 语言学习, by sponge

这篇文章是一篇译文，跟上一篇文章相呼应的，原文在这里。

对于结构体和空类大小是1这个问题，首先这是一个C++问题，在C语言下空结构体大小为0(当然这是编译器相关的)。这里的空类和空结构体是指类或结构体中没有任何成员。

在C++下，空类和空结构体的大小是1（编译器相关），这是为什么呢？为什么不是0？

这是因为，C++标准中规定，“no object shall have the same address in memory as any other variable” ，就是任何不同的对象不能拥有相同的内存地址。 如果空类大小为0，若我们声明一个这个类的对象数组，那么数组中的每个对象都拥有了相同的地址，这显然是违背标准的。

但是，也许你还有一个疑问，为什么C++标准中会有这么无聊的规定呢？

当然，这样规定显然是有原因的。我们假设C++中有一个类型T，我们声明一个类型T的数组，然后再声明一个T类型的指针指向数组中间某个元素，则我们将指针减去1，应该得到数组的另一个索引。如下代码：

1 2 3 4 5

T array[5];   int diff = &array[3] - &array[2];   // diff = 1

上面的代码是一种指针运算，将两个指针相减，编译器作出如下面式子所示的动作：

diff = ((char *)&array[3] - (char *)&array[2]) / sizeof T;

式子应该不难懂把，很明显的一点就是这个式子的计算依赖于sizeof T。虽然上面只是一个例子，但是基本上所有的指针运算都依赖于sizeof T。

好，下面我们来看，如果允许不同的对象有相同的地址将会引发什么样的问题，看下面的例子：

1 2 3 4

&array[3] - &array[2] = &array[3] - &array[1] = &array[3] - &array[1] = &array[3] - &array[0] = 0

我们可以看到，在这个例子中，如果每个对象都拥有相同地址，我们将没有办法通过指针运算来区分不同的对象。还有一个更严重的问题，就是如果 sizeof T是0，就会导致编译器产生一个除0的操作，引发不可控的错误。

基于这个原因，如果允许结构体或者类的大小为0，编译器就需要实现一些复杂的代码来处理这些异常的指针运算。

所以，C++标准规定不同的对象不能拥有相同的地址。那么怎样才能保证这个条件被满足呢？最简单的方法莫过于不允许任何类型的大小为0。所以编译器为每个空类或者空结构体都增加了一个虚设的字节（有的编译器可能加的更多），这样这些空类和空结构的大小就不会是0，就可以保证他们的对象拥有彼此独立的地址。