C++ sizeof的使用总结

说明：以下代码在VS2008中通过，在32位操作系统下。

1.      定义

sizeof是一个操作符（operator）。

其作用是返回一个对象或类型所占的内存字节数。

其返回值类型为size_t。（size_t在头文件stddef.h中定义，它依赖于编译系统的值，一般定义为 typedef unsigned int size_t;）

2.      语法

sizeof有三种语法形式：

1）  sizeof (object);  //sizeof (对象)

2）  sizeof object;   //sizeof 对象

3）  sizeof (type_name);  //sizeof (类型)

对象可以是各种类型的变量，以及表达式（一般sizeof不会对表达式进行计算）。

sizeof对对象求内存大小，最终都是转换为对对象的数据类型进行求值。

sizeof (表达式); //值为表达式的最终结果的数据类型的大小

例子：（32位机器下）

1. int i;
2. sizeof(int); //值为4
3. sizeof(i); //值为4，等价于sizeof(int)
4. sizeof i; //值为4
5. sizeof(2); //值为4，等价于sizeof(int)，因为2的类型为int
6. sizeof(2 + 3.14); //值为8，等价于sizeof(double)，因为此表达式的结果的类型为double

1. char ary[sizeof(int) * 10]; //OK，编译无误

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：

1. int n;
2. n = 10; // n动态赋值
3. char ary[n]; // C99也支持数组的动态定义
4. cout<<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。

1.      基本数据类型的sizeof

这里的基本数据类型是指short、int、long、float、double这样的简单内置数据类型。

由于它们的内存大小是和系统相关的，所以在不同的系统下取值可能不同。

2.      结构体的sizeof

结构体的sizeof涉及到字节对齐问题。

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，依次类推。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。

字节对齐的细节和编译器的实现相关，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）  结构体的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后加上填充字节（trailing padding）。

注意：空结构体（不含数据成员）的sizeof值为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，“空结构体”变量也得被存储，这样编译器也就只能为其分配一个字节的空间用于占位了。

例子：

1. struct S1
2. {
3. char a;
4. int b;
5. };
6. sizeof(S1); //值为8，字节对齐，在char之后会填充3个字节。
7. struct S2
8. {
9. int b;
10. char a;
11. };
12. sizeof(S2); //值为8，字节对齐，在char之后会填充3个字节。
13. struct S3
14. {
15. };
16. sizeof(S3); //值为1，空结构体也占内存。

3.      联合体的sizeof

结构体在内存组织上市顺序式的，联合体则是重叠式，各成员共享一段内存；所以整个联合体的sizeof也就是每个成员sizeof的最大值。

例子：

1. union u
2. {
3. int a;
4. float b;
5. double c;
6. char d;
7. };
8. sizeof(u); //值为8

4.      数组的sizeof

数组的sizeof值等于数组所占用的内存字节数。

注意：1）当字符数组表示字符串时，其sizeof值将’/0’计算进去。

2）当数组为形参时，其sizeof值相当于指针的sizeof值。

例子1：

1. char a[10];
2. char n[] = "abc";
3. cout<<"char a[10]                 "<<sizeof(a)<<endl;//数组，值为10
4. cout<<"char n[] = /"abc/"           "<<sizeof(n)<<endl;//字符串数组，将'/0'计算进去，值为4

例子2：

1. void func(char a[3])
2. {
3. int c = sizeof(a); //c = 4，因为这里a不在是数组类型，而是指针，相当于char *a。
4. }
5. void funcN(char b[])
6. {
7. int cN = sizeof(b); //cN = 4，理由同上。
8. }

5.      指针的sizeof

指针是用来记录另一个对象的地址，所以指针的内存大小当然就等于计算机内部地址总线的宽度。

在32位计算机中，一个指针变量的返回值必定是4。

指针变量的sizeof值与指针所指的对象没有任何关系。

例子：

1. char *b = "helloworld";
2. char *c[10];
3. double *d;
4. int **e;
5. void (*pf)();
6. cout<<"char *b = /"helloworld/"     "<<sizeof(b)<<endl;//指针指向字符串，值为4
7. cout<<"char *b                    "<<sizeof(*b)<<endl; //指针指向字符，值为1
8. cout<<"double *d                  "<<sizeof(d)<<endl;//指针，值为4
9. cout<<"double *d                  "<<sizeof(*d)<<endl;//指针指向浮点数，值为8
10. cout<<"int **e                  "<<sizeof(e)<<endl;//指针指向指针，值为4
11. cout<<"char *c[10]                "<<sizeof(c)<<endl;//指针数组，值为40
12. cout<<"void (*pf)();              "<<sizeof(pf)<<endl;//函数指针，值为4

6.      函数的sizeof

sizeof也可对一个函数调用求值，其结果是函数返回值类型的大小，函数并不会被调用。

对函数求值的形式：sizeof(函数名(实参表))

注意：1）不可以对返回值类型为空的函数求值。

2）不可以对函数名求值。

3）对有参数的函数，在用sizeof时，须写上实参表。

例子：

1. #include <iostream>
2. using namespace std;
3. float FuncP(int a, float b)
4. {
5. return a + b;
6. }
7. int FuncNP()
8. {
9. return 3;
10. }
11. void Func()
12. {
13. }
14. int main()
15. {
16. cout<<sizeof(FuncP(3, 0.4))<<endl; //OK，值为4，sizeof(FuncP(3,0.4))相当于sizeof(float)
17. cout<<sizeof(FuncNP())<<endl; //OK，值为4，sizeof(FuncNP())相当于sizeof(int)
18. /*cout<<sizeof(Func())<<endl; //error，sizeof不能对返回值为空类型的函数求值*/
19. /*cout<<sizeof(FuncNP)<<endl; //error，sizeof不能对函数名求值*/
20. }