c++ sizeof()

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。

 

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

 

举例：

int i;  
sizeof(int); //值为4  
sizeof(i); //值为4，等价于sizeof(int)  
sizeof i; //值为4  
sizeof(2); //值为4，等价于sizeof(int)，因为2的类型为int  
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  

char ary[sizeof(int) * 10]; //OK，编译无误

 

 

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：

struct S1  
{  
    char a;  
    int b;  
};  
sizeof(S1); //值为8，字节对齐，在char之后会填充3个字节。  
  
struct S2  
{  
    int b;  
    char a;  
};  
sizeof(S2); //值为8，字节对齐，在char之后会填充3个字节。  
  
struct S3  
{  
};  
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  
{  
    int a;  
    float b;  
    double c;  
    char d;  
};  
  
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：

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

 例子2：

void func(char a[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。  
}  
  
void funcN(char b[])  
{  
    int cN = sizeof(b); //cN = 4，理由同上。  
}

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：

char *b = "helloworld";  
char *c[10];  
double *d;  
int **e;  
void (*pf)();    
  
cout<<"char *b = /"helloworld/"     "<<sizeof(b)<<endl;//指针指向字符串，值为4  
cout<<"char *b                    "<<sizeof(*b)<<endl; //指针指向字符，值为1  
cout<<"double *d                  "<<sizeof(d)<<endl;//指针，值为4  
cout<<"double *d                  "<<sizeof(*d)<<endl;//指针指向浮点数，值为8  
cout<<"int **e                  "<<sizeof(e)<<endl;//指针指向指针，值为4  
cout<<"char *c[10]                "<<sizeof(c)<<endl;//指针数组，值为40  
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>  
using namespace std;  
  
float FuncP(int a, float b)  
{  
    return a + b;  
}  
  
int FuncNP()  
{  
    return 3;  
}  
  
void Func()  
{  
}  
  
int main()  
{  
cout<<sizeof(FuncP(3, 0.4))<<endl; //OK，值为4，sizeof(FuncP(3,0.4))相当于sizeof(float)  
cout<<sizeof(FuncNP())<<endl; //OK，值为4，sizeof(FuncNP())相当于sizeof(int)  
/*cout<<sizeof(Func())<<endl; //error，sizeof不能对返回值为空类型的函数求值*/  
/*cout<<sizeof(FuncNP)<<endl; //error，sizeof不能对函数名求值*/  
return 0;  
}

     

     sizeof一个空类

  2. class A { };
 
cout<<sizeof(A)<<endl;//1

    注：class A是一个空类型，它的实例不包含任何信息，本来求sizeof应该是0。

    但当我们声明该类型的实例的时候，它必须在内存中占有一定的空间，否则无法使用这些实例。

    至于占用多少内存，由编译器决定。Visual Studio 2008中每个空类型的实例占用一个byte的空间。

     

     sizeof一个带有构造和析构函数的类

  3. class B
 
{
 
public:
 
　　B() {}
 
　　 ~B() {}
 
};
 
cout<<szieof(B)<<endl;//1　　

    注：class B在class A的基础上添加了构造函数和析构函数。

           由于构造函数和析构函数的调用与类型的实例无关（调用它们只需要知道函数地址即可），在它的实例中不需要增加任何信息。

           所以sizeof(B)和sizeof(A)一样，在Visual Studio 2008中都是1。

     

    sizeof一个带有虚函数的类

  4. class C
 
{
 
public:
 
　　C() {}
 
　　virtual ~C() {}
 
};
 
cout<<sizeof(C)<<endl;//4

    注：class C在class B的基础上把析构函数标注为虚拟函数。C++的编译器一旦发现一个类型中有虚拟函数，

           就会为该类型生成虚函数表，并在该类型的每一个实例中添加一个指向虚函数表的指针。

           在32位的机器上，一个指针占4个字节的空间，因此sizeof(C)是4。

           C++标准规定类的大小不为0，空类的大小为1，当类不包含虚函数和非静态数据成员时，其对象大小也为1。

           如果在类中声明了虚函数（不管是1个还是多个），那么在实例化对象时，编译器会自动在对象里安插一个指针指向虚函数表VTable，

           在32位机器上，一个对象会增加4个字节来存储此指针，它是实现面向对象中多态的关键。而虚函数本身和其他成员函数一样，是不占用对象的空间的。

     

    sizeof一个带有成员变量的类

  5. class D {
 
    char ch;
 
    void func() { }
 
};
 
class E {
 
    char ch1; //占用1字节
 
    char ch2; //占用1字节
 
    virtual void func() { }
 
};
class F {
 
    int in;
 
    virtual void func() { }
 
};
 
cout << "D的大小"<< sizeof(D) << endl;//1
cout << "E的大小" << sizeof(E) << endl;//8
cout << "F的大小" << sizeof(E) << endl;//8

    　注：类和结构体一样，需要考虑数据对齐和补齐规则

posted @ 2020-04-22 10:32  冥古宙  阅读(191)  评论(0)    收藏  举报