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C++ sizeof使用规则及陷阱分析(1)

2014年10月04日 ⁄ 综合 ⁄ 共 4558字 ⁄ 字号 评论关闭

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 一、什么是sizeof

    首先看一下sizeof在msdn上的定义:

    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.

    看到return这个字眼,是不是想到了函数?错了,sizeof不是一个函数,你见过给一个函数传参数,而不加括号的吗?sizeof可以,所以sizeof不是函数。网上有人说sizeof是一元操作符,但是我并不这么认为,因为sizeof更像一个特殊的宏,它是在编译阶段求值的。举个例子:

    1 cout<<sizeof(int)<<endl; // 32位机上int长度为4

    2  cout<<sizeof(1==2)<<endl; // == 操作符返回bool类型,相当于 cout<<sizeof(bool)<<endl;

    3

    在编译阶段已经被翻译为:

    1 cout<<4<<endl;

    2 cout<<1<<endl;

    这里有个陷阱,看下面的程序:

    1 int a = 0;

    2 cout<<sizeof(a=3)<<endl;

    3 cout<<a<<endl;

    输出为什么是4,0而不是期望中的4,3???就在于sizeof在编译阶段处理的特性。由于sizeof不能被编译成机器码,所以sizeof作用范围内,也就是()里面的内容也不能被编译,而是被替换成类型。=操作符返回左操作数的类型,所以a=3相当于int,而代码也被替换为:

    int a = 0;

    cout<<4<<endl;

    cout<<a<<endl;

    1 cout << sizeof("abcd") << endl;//5

    "abcd"返回是字符串类型

    所以,sizeof是不可能支持链式表达式的,这也是和一元操作符不一样的地方。

    结论:不要把sizeof当成函数,也不要看作一元操作符,把他当成一个特殊的编译预处理。

    二、sizeof的用法

    sizeof有两种用法:

    (1)sizeof(object)或sizeof object

    也就是对对象使用sizeof,也可以写成sizeof object 的形式。例如:

    (2)sizeof(typename)

    也就是对类型使用sizeof,注意这种情况下写成sizeof typename是非法的。下面举几个例子说明一下:

    1 int i = 2;

    2  cout<<sizeof(i)<<endl; // sizeof(object)的用法,合理3  cout<<sizeof i<<endl; // sizeof object的用法,合理4  cout<<sizeof 2<<endl; // 2被解析成int类型的object, sizeof object的用法,合理5  cout<<sizeof(2)<<endl; // 2被解析成int类型的object, sizeof(object)的用法,合理6  cout<<sizeof(int)<<endl;// sizeof(typename)的用法,合理7  cout<<sizeof int<<endl; // 错误!对于操作符,一定要加()可以看出,加()是永远正确的选择。

    结论:不论sizeof要对谁取值,最好都加上()。

    三、基本数据类型的sizeof

    (1)C++内置数据类型

    32位C++中的基本数据类型,

    bool char short int(short) int long int(long) float double long double

    sizeof 1 1 2 4 4 4 8 10

    char,short int(short),int,long int(long),float,double, long double大小分别是:1,2,4,4,4,8, 10。

    考虑下面的代码:

    1  cout<<sizeof(unsigned int) == sizeof(int)<<endl; // 相等,输出 1 unsigned影响的只是最高位bit的意义,数据长度不会被改变的。

    结论:unsigned不能影响sizeof的取值。

    (2)自定义数据类型

    typedef可以用来定义C++自定义类型。考虑下面的问题:

    1 typedef short WORD;

    2 typedef long DWORD;

    3  cout<<(sizeof(short) == sizeof(WORD))<<endl; // 相等,输出1 4  cout<<(sizeof(long) == sizeof(DWORD))<<endl; // 相等,输出1结论:自定义类型的sizeof取值等同于它的类型原形。

    (3)函数类型

    考虑下面的问题:

    1 int f1(){return 0;};

    2  double f2(){return 0.0;}

    3 void f3(){}

    4

    5  cout<<sizeof(f1())<<endl; // f1()返回值为int,因此被认为是int 6  cout<<sizeof(f2())<<endl; // f2()返回值为double,因此被认为是double 7  cout<<sizeof(f3())<<endl; // 错误!无法对void类型使用sizeof 8  cout<<sizeof(f1)<<endl;  // 错误!无法对函数指针使用sizeof 9  cout<<sizeof*f2<<endl;  // *f2,和f2()等价,因为可以看作object,所以括号不是必要的。被认为是double

    10

    结论:对函数使用sizeof,在编译阶段会被函数返回值的类型取代

    (4)、指针问题

    考虑下面问题:

    cout<<sizeof(string*)<<endl; // 4

    cout<<sizeof(int*)<<endl; // 4

    cout<<sizof(char****)<<endl; // 4

    可以看到,不管是什么类型的指针,大小都是4的,因为指针就是32位的物理地址。

    结论:只要是指针,大小就是4。(64位机上要变成8也不一定)。

    C++中的指针表示实际内存的地址。和C不一样的是,C++中取消了模式之分,也就是不再有small,middle,big,取而代之的是统一的flat。flat模式采用32位实地址寻址,而不再是c中的 segment:offset模式。举个例子,假如有一个指向地址 f000:8888的指针,如果是C类型则是8888(16位, 只存储位移,省略段),far类型的C指针是f0008888(32位,高位保留段地址,地位保留位移),C++类型的指针是f8888(32位,相当于段地址*16 + 位移,但寻址范围要更大)。

    (5)、数组问题

    考虑下面问题:

    1 char a[] = "abcdef";

    2  char b[] = {'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f'};

    3  int c[20] = {3, 4};

    4  char d[2][3] = {"aa", "bb"};

    5

    6

    7  cout<<sizeof(a)<<endl; // 7, 表示字符串8  cout<<sizeof(b)<<endl; // 6, 仅表示字符数组

    9 cout<<sizeof(c)<<endl; // 80

    10 cout<<sizeof(d)<<endl; // 6

    11

    1 cout << sizeof(*a) << endl;//1

    2 cout << sizeof(*b) << endl;//1

    3 cout << sizeof(*c) << endl;//4

    4 cout << sizeof(*d) << endl;//3

    特别如果字符数组表示字符串的话,数组末自动插入的'/0',在sizeof时不能遗漏

    数组a的大小在定义时未指定,编译时给它分配的空间是按照初始化的值确定的,也就是7。c是多维数组,占用的空间大小是各维数的乘积,也就是6。可以看出,数组的大小就是他在编译时被分配的空间,也就是各维数的乘积*数组元素的大小。

    结论:数组的大小是各维数的乘积*数组元素的大小。

    这里有一个陷阱:

    1 int *d = new int[10];

    2

    3 cout<<sizeof(d)<<endl; // 4

    4

    d是我们常说的动态数组,但是他实质上还是一个指针,所以sizeof(d)的值是4。

    再分析下面的多维数组问题:

    1 double* (*a)[3][6];

    2

    3 cout<<sizeof(a)<<endl; // 4

    4 cout<<sizeof(*a)<<endl; // 72

    5 cout<<sizeof(**a)<<endl; // 24

    6 cout<<sizeof(***a)<<endl; // 4

    7 cout<<sizeof(****a)<<endl; // 8

    很费解的多维数组定义,改用typedef定义如下:

    1 typedef (double *) ArrType [3][6];

    2 ArrType * a;

    现在是不是很清晰了?(关于typedef用法的探讨,请见文章)

    1 typedef (double *) ArrType [3][6];

    2 ArrType * a;

    3

    4 cout << sizeof(a) << endl;//4

    5 cout << sizeof(*a) << endl;// double * [3][6] : 3*6*sizeof(double *) = 72

    6 cout << sizeof(**a) << endl;// double * [6] : 6*sizeof(double *) = 24

    7 cout << sizeof(***a) << endl;// sizeof(double *) = 4

    8 cout << sizeof(****a) << endl;// sizeof(double) = 8

    a是一个很奇怪的定义,他表示一个指向 double*[3][6]类型数组的指针,此3×6数组中存储的是指向double的指针。既然是指针,所以sizeof(a)就是4

    既然a是指向double*[3][6]类型的指针:

    *a就表示一个double*[3][6]的多维数组类型,因此sizeof(*a)=3*6*sizeof(double*)=72。

    **a表示一个double*[6]类型的数组,所以sizeof(**a)=6*sizeof(double*)=24。

    ***a就表示其中的第一个元素,也就是double*了,所以sizeof(***a)=4。

    ****a,就是一个double了,所以sizeof(****a)=sizeof(double)=8

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