Почему классы с виртуальными функциями выровнены иначе, чем классы без?

Question

Вдохновленный этим cppcon talk by Richard Powell я создал следующий фрагмент кода пошалить:

#include <iostream> 
using std::cout; 
using std::endl; 

struct erdos 
{ 
    void who() 
    { 
    cout << "erdos" << endl; 
    } 
    float f1; 
    float f2; 
}; 

struct fermat : public erdos 
{ 
    float f3; 
}; 

struct fermat2 : public fermat 
{ 
    float f4; 
}; 

struct fermat3 : public fermat2 
{ 
    float f5; 
}; 

int main(void) 
{ 
    erdos e; 
    cout << "sizeof(e)" << sizeof(e) << endl; 
    fermat f; 
    cout << "sizeof(f)" << sizeof(f) << endl; 
    fermat2 f2; 
    cout << "sizeof(f2)" << sizeof(f2) << endl; 
    fermat3 f3; 
    cout << "sizeof(f3)" << sizeof(f3) << endl; 
    cout << "sizeof(void*)" << sizeof(void*) << endl; 
    cout << "sizeof(float)" << sizeof(float) << endl; 
    return 0; 
} 

, который будет печатать:

sizeof(e)8 
sizeof(f)12 
sizeof(f2)16 
sizeof(f3)20 
sizeof(void*)8 
sizeof(float)4 

После добавления virtual к who() я получаю эту

sizeof(e)16 
sizeof(f)24 
sizeof(f2)24 
sizeof(f3)32 
sizeof(void*)8 
sizeof(float)4 

Теперь, добавив размер void* в структуру, просто, но почему будет ли это дополнение (о чем также упоминается Ричардом в его разговоре) в виртуальном случае, а не в не виртуальном случае?

sizeof(e)16 - 8 = 8 
sizeof(f)24 - 8 = 16 but is in fact 12 (padding 4) 
sizeof(f2)24 - 8 = 16 matches 
sizeof(f3)32 - 8 = 24 but is in fact 20 (padding 4) 

Я проверил его с GCC 5.3.0 и лязгом 3.7.1 на Ubuntu 14.04 64 битного

Answer 1

sizeof(void*)8 

Ну, есть свой ответ.

Предполагая, что вашей реализации нужен только указатель для обработки виртуального поиска, это является причиной выравнивания. Указателю 64-битной компиляции требуется 64-битное пространство (поэтому мы называем его «64-разрядным»). Но он также нуждается в 64-битном выравнивании.

Следовательно, любая структура данных, в которой хранится указатель в 64-битной компиляции, также должна быть согласована с 64-битным. Выравнивание объекта должно быть выровнено по 8 байт, а размер должен быть заполнен до 8 байтов (для причин индексации массива). Вы увидите то же самое, если бы указатель одного из float.