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sizeof小结

2012年04月02日 ⁄ 综合 ⁄ 共 4218字 ⁄ 字号 评论关闭

. 定义:
sizeof是C/C++中的一个操作符(operator),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 avariable

or a type (including aggregate types).
This keyword returns a value of type size_t.
其返回值类型为size_t,在头文件stddef.h中定义。这是一个依赖于编译系统的值,一
般定义为
typedef unsigned int size_t;
世上编译器林林总总,但作为一个规范,它们都会保证char、signed char和unsigned
char的sizeof值为1,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,如下:
1) sizeof( object ); // sizeof( 对象 );
2) sizeof( type_name ); // sizeof( 类型 );
3) sizeof object; // sizeof 对象;
所以,
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,为求形式统一以及减少我们大脑的负担,第3种写法,忘
掉它吧!
实际上,sizeof计算对象的大小也是转换成对对象类型的计算,也就是说,同种类型的
不同对象其sizeof值都是一致的。这里,对象可以进一步延伸至表达式,即sizeof可以
对一个表达式求值,编译器根据表达式的最终结果类型来确定大小,一般不会对表达式
进行计算。如:
sizeof( 2 );// 2的类型为int,所以等价于 sizeof( int );
sizeof( 2 + 3.14 ); // 3.14的类型为double,2也会被提升成double类型,所以等价
于 sizeof( double );
sizeof也可以对一个函数调用求值,其结果是函数返回类型的大小,函数并不会被调用
,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char,所以sz = sizeof(char ),foo()并不会被调用
printf("sizeof( foo() ) = %d/n", sz);
}
C99标准规定,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s
izeof值,即下面这些写法都是错误的:
sizeof( foo );// error
void foo2() { }
sizeof( foo2() );// error
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,所以它可以被当作常量表达式使用,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,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标准的编译器中就行不通了,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,这样不会带来错误,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,
由于它们都是和系统相关的,所以在不同的系统下取值可能不同,这务必引起我们的注
意,尽量不要在这方面给自己程序的移植造成麻烦。
一般的,在32位编译环境中,sizeof(int)的取值为4。
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,它记录了另一个对象的地址。既
然是来存放地址的,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
,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),可以预计,在将来的6
4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,正是由于所有的指针变量所占内
存大小相等,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,如:
char a1[] = "abc";
int a2[3];
sizeof( a1 ); // 结果为4,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,现在,你应该知道这是不对的,
那么应该怎么求数组元素的个数呢Easy,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,提一问,下面的c3,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,是的,c3!=3。这里函数参数a3已不
再是数组类型,而是蜕变成指针,相当于char* a3,为什么仔细想想就不难明白,我
们调用函数foo1时,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
,调用者只需将实参的地址传递过去,所以a3自然为指针类型(char*),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,所以这里有必要多费点笔墨。让我们先看一个结构体

struct S1
{
char c;
int i;
};
问sizeof(s1)等于多少聪明的你开始思考了,char占1个字节,int占4个字节,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,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,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,好吧,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,加上断点,运行程序,观察s1所在的内存,你发现了什么
以我的VC6.0为例,s1的地址为0x0012FF78,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 structure type or variable, sizeof returns the actual siz
e, which may include padding bytes inserted for alignment.
原来如此,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,否
则就得多花指令周期了。为此,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),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,
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,以此类推。这样,两个
数中间就可能需要加入填充字节,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:
struct S2
{
int i;
char c;
};
看看sizeof(S2)的结果为多少,怎么还是8再看看内存,原来成员c后面仍然有3个填
充字节,这又是为什么啊别着急,下面总结规律。

字节对齐的细节和编译器实现相关,但一般而言,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,
如有需要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,如有需要编译器会在最
末一个成员之后加上填充字节(trailing padding)。
对于上面的准则,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,怎么又说到偏移量了呢因为有
了第1点存在,所以我们就可以只考虑成员的偏移量,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,这个宏也
在stddef.h中定义,如下:
#define offsetof(s,m) (size_t)&(((s *)0)->m)
例如,想要获得S2中c的偏移量,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
,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
,比如另外一个结构体,所以在寻找最宽基本类型成员时,应当包括复合类型成员的子
成员,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,思考起来也有点挠头,还是让我们看看例子吧(具体数值仍以
VC6为例,以后不再说明):
struct S3
{
char c1;
S1 s;
char c2;
}

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