全面解析sizeof（上） 分类： C/C++ StudyNotes 2015-06-15 10:18 188人阅读 评论(0) 收藏

以下代码使用平台是Windows7 64bits+VS2012。

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sizeof是C/C++中的一个操作符（operator），其作用就是返回一个对象或者类型所占的内存字节数，使用频繁，有必须对齐有个全面的了解。

1.sizeof的基本语法

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;
第三种语法结构虽然正确，为简单统一，均使用一、二中写法。例如：

int i;
sizeof( i );   // ok
sizeof i;      // ok
sizeof( int ); // ok
sizeof int;    // error

2.sizeof计算基本类型与表示式

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，sizeof是编译时进行运算，与运行时无关，不会对表达式进行计算。
考察如下代码：

#include <iostream>
using namespace std;
int main(int argc,char* argv[])
{
    cout<<"sizeof(char)="<<sizeof(char)<<endl;
    cout<<"sizeof(short)="<<sizeof(short int)<<endl;
    cout<<"sizeof(int)="<<sizeof(int)<<endl;
    cout<<"sizeof(long)="<<sizeof(long int)<<endl;
    cout<<"sizeof(long long)="<<sizeof(long int int)<<endl;
    cout<<"sizeof(float)="<<sizeof(float)<<endl;
    cout<<"sizeof(double)="<<sizeof(double)<<endl;
    int i=8;
    cout<<"i="<<i<<endl;
    cout<<"sizeof(i)="<<sizeof(i)<<endl;
    cout<<"sizeof(i)="<<sizeof(i=5)<<endl;
    cout<<"i="<<i<<endl;
}

在64bits的Windows下运行结果是

sizeof(char)=1
sizeof(short)=2
sizeof(int)=4
sizeof(long)=4
sizeof(long long)=4
sizeof(float)=4
sizeof(double)=8
i=8
sizeof(i)=4
sizeof(i)=4
i=8
注意两点，
（1）i的值并未发生改变，表明sizeof括号内的表达式并没有执行，sizeof在编译时求其表达式的运算结果的类型，sizeof运算与运行时无关。sizeof(i)等价于sizeof(int)，sizeof(i=5)等价于sizeof(int)，也就是说在可执行代码中，并不包含i=5这个表达式，它早在编译阶段就被处理了。
（2）long int是否占8字节，与编译器的实现有关，Visual C++在VS2012中使用的编译器是cl.exe，在64bits的Windows下仍然将long编译为4字节，要想使用8字节长整型，保险起见，使用long long型。

3.sizeof计算指针变量

指针是C、C++的灵魂，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（以字节为单位），可以推导，在将来的64位系统中指针变量的sizeof结果为8。

char* pc = "abc";
int* pi=new int[10];
string* ps;
char** ppc = &pc;
void (*pf)(); // 函数指针
char testfunc(){
return ‘k’;
}
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
sizeof( &testfunc ); // 结果为4
sizeof( testfunc ()); // 结果为1
sizeof(*( testfunc) ()); // 结果为1

考察以上代码，得出如下结论：
(1) 指针变量的sizeof值与指针所指的对象类型没有任何关系，与指针申请多少空间没有关系，所有的指针变量所占内存大小均相等。那为什么在本机64bits系统下，指针变量大小仍然是4个字节，因为使用32位编译器编译得到程序是32位，故指针大小是4字节，可自行修改编译器版本，不再赘述。
(2) &testfunc代表一个函数指针，指针大小是4，所以sizeof(&testfunc)==4。testfunc()代表一次函数调用，返回值类型是char，所以sizeof(testfunc())==sizeof(char)==1。testfunc名本身就是一个函数指针，所以(*testfunc)()也是一次函数调用，sizeof((*testfunc)())==sizeof(char)==1。

4.sizeof计算数组

当sizeof作用于数组时，求取的是数组所有元素所占用的大小。参考如下代码：

int A[3][5];
    char c[]="123456";
    double*(*d)[3][6];

    cout<<sizeof(A)<<endl;      //输出60
    cout<<sizeof(A[4])<<endl;   //输出20
    cout<<sizeof(A[0][0])<<endl;//输出4
    cout<<sizeof(c)<<endl;      //输出7
    cout<<sizeof(d)<<endl;      //输出4
    cout<<sizeof(*d)<<endl;     //输出72
    cout<<sizeof(**d)<<endl;    //输出24
    cout<<sizeof(***d)<<endl;   //输出4
    cout<<sizeof(****d)<<endl;  //输出8

考察以上代码，得出如下结论：
（1）A的数据类型是int[3][5]，A[4]的数据类型是int[5]，A[0][0]数据类型是int。所以
sizeof（A）==sizeof(int[3][5])==3*5*sizeof(int)==60，sizeof(A[4])==sizeof(int[5])=5*sizeof(int)==20，sizeof(A[0][0])==sizeof(int)==4。尽管A[4]的下标越界，但不会造成运行时错误，因为sizeof运算只关心数据类型，在编译阶段就已经完成。
（2）由于字符串以空字符’\0’结尾，所以c的数据类型是char[7]，所以sizeof(c)=sizeof(char[7])==7。
（3）d是一个指针，不管它指向的西乡是什么数据类型，自身大小永远是4,。所以sizeof(d)==4。sizeof(*d)的数据类型是double*[3][6]，所以sizeof(*d)==sizeof(double*[3][6])==3*6*sizeof(double*)==18*4==72。同理，可以推算出sizeof(**d)==sizeof(double*[6])==6*sizeof(double*)==24，sizeof(***d)==sizeof(double*)==4，sizeof(****d)=sizeof(double)==8。

当数组作为函数形参时，下面的i和j的值应该是多少呢？

void foo1(char a1[3])
{
    int i = sizeof( a1 ); // i == ?
}
void foo2(char a2[])
{
    int j = sizeof( a2); // j == ?
}

也许当你试图回答j的值时已经意识到i答错了，是的，i!=3。这里函数参数a1已不再是数组类型，而是蜕变成指针，相当于char* a1，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a1自然为指针类型（char*），i的值也就为4，同样j也是4。

错误、不足，在所难免，欢迎同行留言批评指正！

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参考文献

[1]陈刚.C++高级进阶教程[M].武汉：武汉大学出版社，2008.
[2]http://blog.csdn.net/freefalcon/article/details/54839

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