sizeof
前向声明:
sizeofc;一个其貌不扬的家伙c;引无数菜鸟竟折腰c;小虾我当初也没少犯迷糊c;秉着“辛苦我一个c;幸福千万人”的伟大思想c;我决定将其尽可能详细的总结一下。
但当我总结的时候才发现c;这个问题既可以简单c;又可以复杂c;所以本文有的地方并不适合初学者c;甚至都没有必要大作文章。但如果你想“知其然c;更知其所以然”的话c;那么这篇文章对你或许有所帮助。
菜鸟我对C++的掌握尚未深入c;其中不乏错误c;欢迎各位指正啊
1. 定义:
sizeof是何方神圣sizeof乃C/C++中的一个操作符(operator)是也c;简单的说其作用就是返回一个对象或者类型所占的内存字节数。
MSDN上的解释为:
The sizeof keyword gives the amount of storage, in bytes, associated with a variable or a type (including aggregate types). This keyword returns a value of type size_t.
其返回值类型为size_tc;在头文件stddef.h中定义。这是一个依赖于编译系统的值c;一般定义为
typedef unsigned int size_t;
世上class="tags" href="/tags/BianYiQi.html" title=编译器>编译器林林总总c;但作为一个规范c;它们都会保证char、signed char和unsigned
char的sizeof值为1c;毕竟char是我们编程能用的最小数据类型。
2. 语法:
sizeof有三种语法形式c;如下:
1) sizeof( object ); // sizeof( 对象 );
2) sizeof( type_name ); // sizeof( 类型 );
3) sizeof object; // sizeof 对象;
所以c;
int i;
sizeof( i ); // ok
sizeof i; // ok
sizeof( int ); // ok
sizeof int; // error
既然写法3可以用写法1代替c;为求形式统一以及减少我们大脑的负担c;第3种写法c;忘掉它吧!实际上c;sizeof计算对象的大小也是转换成对对象类型的计算c;也就是说c;同种类型的不同对象其sizeof值都是一致的。这里c;对象可以进一步延伸至表达式c;即sizeof可以对一个表达式求值c;class="tags" href="/tags/BianYiQi.html" title=编译器>编译器根据表达式的最终结果类型来确定大小c;一般不会对表达式进行计算。如:
sizeof( 2 ); // 2的类型为intc;所以等价于 sizeof( int );
sizeof( 2 + 3.14 ); // 3.14的类型为doublec;2也会被提升成double类型c;所以等价于 sizeof( double );
sizeof也可以对一个函数调用求值c;其结果是函数返回类型的大小c;函数并不会被调用c;我们来看一个完整的例子:
char foo()
{
printf("foo() has been called./n");
return ''a'';
}
int main()
{
size_t sz = sizeof( foo() ); // foo() 的返回值类型为charc;所以sz = sizeof(char )c;foo()并不会被调用
printf("sizeof( foo() ) = %d/n", sz);
}
C99标准规定c;函数、不能确定类型的表达式以及位域(bit-field)成员不能被计算sizeof值c;即下面这些写法都是错误的:
sizeof( foo );// error
void foo2() { }
sizeof( foo2() );// error
class="tags" href="/tags/STRUCT.html" title=struct>struct S
{
unsigned int f1 : 1;
unsigned int f2 : 5;
unsigned int f3 : 12;
};
sizeof( S.f1 );// error
3. sizeof的常量性
sizeof的计算发生在编译时刻c;所以它可以被当作常量表达式使用c;如:
char ary[ sizeof( int ) * 10 ]; // ok
最新的C99标准规定sizeof也可以在运行时刻进行计算c;如下面的程序在Dev-C++中可以正确执行:
int n;
n = 10; // n动态赋值
char ary[n]; // C99也支持数组的动态定义
printf("%d/n", sizeof(ary)); // ok. 输出10
但在没有完全实现C99标准的class="tags" href="/tags/BianYiQi.html" title=编译器>编译器中就行不通了c;上面的代码在VC6中就通不过编译。所以我们最好还是认为sizeof是在编译期执行的c;这样不会带来错误c;让程序的可移植性强些。
4. 基本数据类型的sizeof
这里的基本数据类型指short、int、long、float、double这样的简单内置数据类型c;由于它们都是和系统相关的c;所以在不同的系统下取值可能不同c;这务必引起我们的注意c;尽量不要在这方面给自己程序的移植造成麻烦。
5. 指针变量的sizeof
学过数据结构的你应该知道指针是一个很重要的概念c;它记录了另一个对象的地址。既然是来存放地址的c;那么它当然等于计算机内部地址总线的宽度。所以在32位计算机中c;一个指针变量的返回值必定是4(注意结果是以字节为单位)c;可以预计c;在将来的64位系统中指针变量的sizeof结果为8。
char* pc = "abc";
int* pi;
string* ps;
char** ppc = &pc;
void (*pf)();// 函数指针
sizeof( pc ); // 结果为4
sizeof( pi ); // 结果为4
sizeof( ps ); // 结果为4
sizeof( ppc ); // 结果为4
sizeof( pf );// 结果为4
指针变量的sizeof值与指针所指的对象没有任何关系c;正是由于所有的指针变量所占内存大小相等c;所以MFC消息处理函数使用两个参数WPARAM、LPARAM就能传递各种复杂的消息结构(使用指向结构体的指针)。
6. 数组的sizeof
数组的sizeof值等于数组所占用的内存字节数c;如:
char a1[] = "abc";
int a2[3];
sizeof( a1 ); // 结果为4c;字符末尾还存在一个NULL终止符
sizeof( a2 ); // 结果为3*4=12(依赖于int)
一些朋友刚开始时把sizeof当作了求数组元素的个数c;现在c;你应该知道这是不对的c;那么应该怎么求数组元素的个数呢Easyc;通常有下面两种写法:
int c1 = sizeof( a1 ) / sizeof( char ); // 总长度/单个元素的长度
int c2 = sizeof( a1 ) / sizeof( a1[0] ); // 总长度/第一个元素的长度
写到这里c;提一问c;下面的c3c;c4值应该是多少呢
void foo3(char a3[3])
{
int c3 = sizeof( a3 ); // c3 ==
}
void foo4(char a4[])
{
int c4 = sizeof( a4 ); // c4 ==
}
也许当你试图回答c4的值时已经意识到c3答错了c;是的c;c3!=3。这里函数参数a3已不再是数组类型c;而是蜕变成指针c;相当于char* a3c;为什么仔细想想就不难明白c;我们调用函数foo1时c;程序会在栈上分配一个大小为3的数组吗不会!数组是“传址”的c;调用者只需将实参的地址传递过去c;所以a3自然为指针类型(char*)c;c3的值也就为4。
7. 结构体的sizeof
这是初学者问得最多的一个问题c;所以这里有必要多费点笔墨。让我们先看一个结构体:
class="tags" href="/tags/STRUCT.html" title=struct>struct S1
{
char c;
int i;
};
问sizeof(s1)等于多少聪明的你开始思考了c;char占1个字节c;int占4个字节c;那么加起来就应该是5。是这样吗你在你机器上试过了吗也许你是对的c;但很可能你是错的!VC6中按默认设置得到的结果为8。
Why为什么受伤的总是我
请不要沮丧c;我们来好好琢磨一下sizeof的定义——sizeof的结果等于对象或者类型所占的内存字节数c;好吧c;那就让我们来看看S1的内存分配情况:
S1 s1 = { ''a'', 0xFFFFFFFF };
定义上面的变量后c;加上断点c;运行程序c;观察s1所在的内存c;你发现了什么
以我的VC6.0为例c;s1的地址为0x0012FF78c;其数据内容如下:
0012FF78: 61 CC CC CC FF FF FF FF
发现了什么怎么中间夹杂了3个字节的CC看看MSDN上的说明:
When applied to a class="tags" href="/tags/STRUCT.html" title=struct>structure type or variable, sizeof returns the actual size, which may include padding bytes inserted for class="tags" href="/tags/ALIGNMENT.html" title=alignment>alignment.
原来如此c;这就是传说中的字节对齐啊!一个重要的话题出现了。
为什么需要字节对齐计算机组成原理教导我们这样有助于加快计算机的取数速度c;否则就得多花指令周期了。为此c;class="tags" href="/tags/BianYiQi.html" title=编译器>编译器默认会对结构体进行处理(实际上其它地方的数据变量也是如此)c;让宽度为2的基本数据类型(short等)都位于能被2整除的地址上c;让宽度为4的基本数据类型(int等)都位于能被4整除的地址上c;以此类推。这样c;两个数中间就可能需要加入填充字节c;所以整个结构体的sizeof值就增长了。
让我们交换一下S1中char与int的位置:
class="tags" href="/tags/STRUCT.html" title=struct>struct S2
{
int i;
char c;
};
看看sizeof(S2)的结果为多少c;怎么还是8再看看内存c;原来成员c后面仍然有3个填充字节c;这又是为什么啊别着急c;下面总结规律。
字节对齐的细节和class="tags" href="/tags/BianYiQi.html" title=编译器>编译器实现相关c;但一般而言c;满足三个准则:
1) 结构体变量的首地址能够被其最宽基本类型成员的大小所整除;
2) 结构体每个成员相对于结构体首地址的偏移量(offset)都是成员大小的整数倍c;如有需要class="tags" href="/tags/BianYiQi.html" title=编译器>编译器会在成员之间加上填充字节(internal adding);
3) 结构体的总大小为结构体最宽基本类型成员大小的整数倍c;如有需要class="tags" href="/tags/BianYiQi.html" title=编译器>编译器会在最末一个成员之后加上填充字节(trailing padding)。
对于上面的准则c;有几点需要说明:
1) 前面不是说结构体成员的地址是其大小的整数倍c;怎么又说到偏移量了呢因为有了第1点存在c;所以我们就可以只考虑成员的偏移量c;这样思考起来简单。想想为什么。
结构体某个成员相对于结构体首地址的偏移量可以通过宏offsetof()来获得c;这个宏也在stddef.h中定义c;如下:
#define offsetof(s,m) (size_t)&(((s *)0)->m)
例如c;想要获得S2中c的偏移量c;方法为
size_t pos = offsetof(S2, c);// pos等于4
2) 基本类型是指前面提到的像char、short、int、float、double这样的内置数据类型c;这里所说的“数据宽度”就是指其sizeof的大小。由于结构体的成员可以是复合类型c;比如另外一个结构体c;所以在寻找最宽基本类型成员时c;应当包括复合类型成员的子成员c;而不是把复合成员看成是一个整体。但在确定复合类型成员的偏移位置时则是将复合类型作为整体看待。
这里叙述起来有点拗口c;思考起来也有点挠头c;还是让我们看看例子吧(具体数值仍以VC6为例c;以后不再说明):
class="tags" href="/tags/STRUCT.html" title=struct>struct S3
{
char c1;
S1 s;
char c2;
};
S1的最宽简单成员的类型为intc;S3在考虑最宽简单类型成员时是将S1“打散”看的c;所以S3的最宽简单类型为intc;这样c;通过S3定义的变量c;其class="tags" href="/tags/CunChu.html" title=存储>存储空间首地址需要被4整除c;整个sizeof(S3)的值也应该被4整除。
c1的偏移量为0c;s的偏移量呢这时s是一个整体c;它作为结构体变量也满足前面三个准则c;所以其大小为8c;偏移量为4c;c1与s之间便需要3个填充字节c;而c2与s之间就不需要了c;所以c2的偏移量为12c;算上c2的大小为13c;13是不能被4整除的c;这样末尾还得补上3个填充字节。最后得到sizeof(S3)的值为16。
通过上面的叙述c;我们可以得到一个公式:
结构体的大小等于最后一个成员的偏移量加上其大小再加上末尾的填充字节数目c;即:
sizeof( class="tags" href="/tags/STRUCT.html" title=struct>struct ) = offsetof( last item ) + sizeof( last item ) + sizeof( trailing padding )
到这里c;朋友们应该对结构体的sizeof有了一个全新的认识c;但不要高兴得太早c;有一个影响sizeof的重要参量还未被提及c;那便是class="tags" href="/tags/BianYiQi.html" title=编译器>编译器的pack指令。它是用来调整结构体对齐方式的c;不同class="tags" href="/tags/BianYiQi.html" title=编译器>编译器名称和用法略有不同c;VC6中通过#pragma pack实现c;也可以直接修改/Zp编译开关。#pragma pack的基本用法为:#pragma pack( n )c;n为字节对齐数c;其取值为1、2、4、8、16c;默认是8c;如果这个值比结构体成员的sizeof值小c;那么
该成员的偏移量应该以此值为准c;即是说c;结构体成员的偏移量应该取二者的最小值c;
公式如下:
offsetof( item ) = min( n, sizeof( item ) )
再看示例:
#pragma pack(push) // 将当前pack设置压栈保存
#pragma pack(2) // 必须在结构体定义之前使用
class="tags" href="/tags/STRUCT.html" title=struct>struct S1
{
char c;
int i;
};
class="tags" href="/tags/STRUCT.html" title=struct>struct S3
{
char c1;
S1 s;
char c2;
};
#pragma pack(pop) // 恢复先前的pack设置
计算sizeof(S1)时c;min(2, sizeof(i))的值为2c;所以i的偏移量为2c;加上sizeof(i)等于6c;能够被2整除c;所以整个S1的大小为6。
同样c;对于sizeof(S3)c;s的偏移量为2c;c2的偏移量为8c;加上sizeof(c2)等于9c;不能被2整除c;添加一个填充字节c;所以sizeof(S3)等于10。
现在c;朋友们可以轻松的出一口气了c;:)
还有一点要注意c;“空结构体”(不含数据成员)的大小不为0c;而是1。试想一个“不占空间”的变量如何被取地址、两个不同的“空结构体”变量又如何得以区分呢于是c;“空结构体”变量也得被class="tags" href="/tags/CunChu.html" title=存储>存储c;这样class="tags" href="/tags/BianYiQi.html" title=编译器>编译器也就只能为其分配一个字节的空间用于占位了。如下:
class="tags" href="/tags/STRUCT.html" title=struct>struct S5 { };
sizeof( S5 ); // 结果为1
8. 含位域结构体的sizeof
前面已经说过c;位域成员不能单独被取sizeof值c;我们这里要讨论的是含有位域的结构体的sizeofc;只是考虑到其特殊性而将其专门列了出来。
C99规定int、unsigned int和bool可以作为位域类型c;但class="tags" href="/tags/BianYiQi.html" title=编译器>编译器几乎都对此作了扩展c;允许其它类型类型的存在。使用位域的主要目的是压缩class="tags" href="/tags/CunChu.html" title=存储>存储c;其大致规则为:
1) 如果相邻位域字段的类型相同c;且其位宽之和小于类型的sizeof大小c;则后面的字段将紧邻前一个字段class="tags" href="/tags/CunChu.html" title=存储>存储c;直到不能容纳为止;
2) 如果相邻位域字段的类型相同c;但其位宽之和大于类型的sizeof大小c;则后面的字段将从新的class="tags" href="/tags/CunChu.html" title=存储>存储单元开始c;其偏移量为其类型大小的整数倍;
3) 如果相邻的位域字段的类型不同c;则各class="tags" href="/tags/BianYiQi.html" title=编译器>编译器的具体实现有差异c;VC6采取不压缩方式c;Dev-C++采取压缩方式;
4) 如果位域字段之间穿插着非位域字段c;则不进行压缩;
5) 整个结构体的总大小为最宽基本类型成员大小的整数倍。
还是让我们来看看例子。
示例1:
class="tags" href="/tags/STRUCT.html" title=struct>struct BF1
{
char f1 : 3;
char f2 : 4;
char f3 : 5;
};
其内存布局为:
|_f1__|__f2__|_|____f3___|____|
|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|
0 3 7 8 1316
位域类型为charc;第1个字节仅能容纳下f1和f2c;所以f2被压缩到第1个字节中c;而f3只
能从下一个字节开始。因此sizeof(BF1)的结果为2。
示例2:
class="tags" href="/tags/STRUCT.html" title=struct>struct BF2
{
char f1 : 3;
short f2 : 4;
char f3 : 5;
};
由于相邻位域类型不同c;在VC6中其sizeof为6c;在Dev-C++中为2。
示例3:
class="tags" href="/tags/STRUCT.html" title=struct>struct BF3
{
char f1 : 3;
char f2;
char f3 : 5;
};
非位域字段穿插在其中c;不会产生压缩c;在VC6和Dev-C++中得到的大小均为3。
9. 联合体的sizeof
结构体在内存组织上是顺序式的c;联合体则是重叠式c;各成员共享一段内存c;所以整个联合体的sizeof也就是每个成员sizeof的最大值。结构体的成员也可以是复合类型c;这里c;复合类型成员是被作为整体考虑的。
所以c;下面例子中c;U的sizeof值等于sizeof(s)。
union U
{
int i;
char c;
S1 s;
};
---------------------补充----------------------------参数为结构或类。Sizeof应用在类和结构的处理情况是相同的。但有三点需要注意:
第一、结构或者类中的静态成员不对结构或者类的大小产生影响c;因为静态变量的class="tags" href="/tags/CunChu.html" title=存储>存储位置与结构或者类的实例地址无关。
第二、没有成员变量的结构或类的大小为1c;因为必须保证结构或类的每一个实例在内存中都有唯一的地址。
第三、类中含有虚函数的情况c;虚函数表指针占用4个字节大小c;并且放在类的开头。即虚函数在类中的位置对类的大小无影响c;其始终是在最前面的。
下面举例说明c;
1、Class Test{int a;static double c};//sizeof(Test)=4.
2、Test *s;//sizeof(s)=4,s为一个指针。
3、Class test1{ };//sizeof(test1)=1;
4、classcolor: #000000;"> A
{
color: #000000;">color: #000000;">color: #0000ff;"> double a;
color: #0000ff;"> color: #000000;">charcolor: #000000;"> b;
color: #0000ff;"> color: #000000;">virtualcolor: #000000;"> p(){};
};//sizeof(A)=24c;因为类中有虚函数c;所以等价于下面:
color: #000000;">color: #0000ff;">color: #000000;">classcolor: #000000;"> A
{
[colorcolor: #000000;">=color: #000000;">#FF0000]color: #0000ff;">voidcolor: #000000;"> [color: #000000;">/color: #000000;">color]color: #000000;">*color: #000000;">p; color: #000000;">color: #008000;">//color: #008000;">虚函数表指针color: #008000;">
color: #000000;"> color: #0000ff;">color: #000000;">doublecolor: #000000;"> a;
charcolor: #000000;"> b;
};
sizeof与strlen的区别
第一个例子:
char* ss = "0123456789";
sizeof(ss) 结果 4 ===》ss是指向字符串常量的字符指针
sizeof(*ss) 结果 1 ===》*ss是第一个字符
char ss[] = "0123456789";
sizeof(ss) 结果 11 ===》ss是数组c;计算到/0位置c;因此是10+1
sizeof(*ss) 结果 1 ===》*ss是第一个字符
char ss[100] = "0123456789";
sizeof(ss) 结果是100 ===》ss表示在内存中的大小 100×1
strlen(ss) 结果是10 ===》strlen是个函数内部实现是用一个循环计算到/0为止之前
int ss[100] = "0123456789";
sizeof(ss) 结果 400 ===》ss表示再内存中的大小 100×4
strlen(ss) 错误 ===》strlen的参数只能是char* 且必须是以''''/0''''结尾的
char q[]="abc";
char p[]="a/n";
sizeof(q),sizeof(p),strlen(q),strlen(p);
结果是 4 3 3 2
第二个例子:class X
{
int i;
int j;
char k;
};
X x;
cout<<sizeof(X)<<endl; 结果 12 ===》内存补齐
cout<<sizeof(x)<<endl; 结果 12 同上
第三个例子:char szPath[MAX_PATH]
如果在函数内这样定义c;那么sizeof(szPath)将会是MAX_PATHc;但是将szPath作为虚参声明时(void fun(char szPath[MAX_PATH])),sizeof(szPath)却会是4(指针大小)
三、sizeof深入理解。
short f();输出的结果是sizeof(short)c;即2。
printf("%d/n", sizeof(f()));
char str[20]="0123456789";
int a=strlen(str); //a=10;
int b=sizeof(str); //而b=20;
fun(char [8])都等价于 fun(char *) 在C++里传递数组永远都是传递指向数组首元素的指针c;class="tags" href="/tags/BianYiQi.html" title=编译器>编译器不知道数组的大小 如果想在函数内知道数组的大小c; 需要这样做: 进入函数后用memcpy拷贝出来c;长度由另一个形参传进去
fun(char [])
fun(unsiged char *p1, int len)有关内容见: C++ PRIMER?
{
unsigned char* buf = new unsigned char[len+1]
memcpy(buf, p1, len);
}
四、结束语
sizeof使用场合。
void *malloc(size_t size),
size_t fread(void * ptr,size_t size,size_t nmemb,FILE * stream)。
void * memset(void * s,int c,sizeof(s))