c/c++ sizeof运算符详解以及对象大小

转自:http://krystism.is-programmer.com/

 

学过c的都知道sizeof运算符。不过还是需要注意以下几点。先从c的sizeof说起:

1. sizeof 是运算符,而不是函数。虽然我们习惯sizeof(...),但( )并不是必需的,它只是表示优先级。我们把sizeof后面的目标叫对象或者操作数。本文约定就叫sizeof对象。

2. 当sizeof 的对象是表达式时,求的大小是表达式返回值的类型大小,但并不计算表达式的值,比如

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char c = 1;
int i = 2;
cout << sizeof(c + i) << endl;
cout << sizeof(c = c + i) << endl;

前者c + i会隐式类型转化为int类型(类型提升),因此返回4(32位系统), 而后者虽然运算时也是转化为int,但赋值给c时又会转化为char,因此返回的是1。同样如果对象是函数,则返回函数返回值类型大小,如:

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long long foo()
{
    printf("'%s' has been called.\n", __func__);
    return 0;
}
int main(int argc, char **argv)
{
     
    cout << sizeof(foo()) << endl;
    return 0;
}

执行后输出8, 不会输出 'foo' has been called.说明函数没有真正执行,而只是判断了下返回类型。

3.注意sizeof 对象是指针和数组的区别。

当sizeof的对象是数组时,返回数组总大小,而当对象是指针时,返回指针本身的大小,而不是指示内存空间的大小。因为指针本身就是一个无符号整型数, 因此int *p ,sizeof(p)返回的大小是sizeof(void *), 32 位系统返回4,即32位。但注意当数组名作为实参传入函数时,会自动转化为指针类型,如下:

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void foo(int a[])
{
    cout << sizeof(a) << endl; /* 4 */
}
int main(int argc, char **argv)
{
    int a[] = {1, 2, 3, 4};
    int *p = a;
    cout << sizeof(a) << endl; /* 16 */
    cout << sizeof(p) << endl; /* 4 */
    foo(a);
    return 0;
}

4. sizeof 无法获取动态分配的内存大小,即使用malloc动态的分配内存,无法使用sizeof获取其大小。

5. 注意c_style字符串末尾有一个\0结束符,也需要占一个char空间,因此sizeof("1") 返回2。而strlen返回的是字符数,不包括\0结束符。

6.关于结构体类型。

理论上一个结构体所占空间是所有成员的大小总和,但由于考虑到对齐问题,会有填充字节。

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struct node
{
    int a;
    char c;
};

大小为8字节而不是5字节,填充了3字节。

注意:c语言中空struct大小为0, 而c++中空struct 大小为1, 具体看后面关于空类的讨论。另外,c99中结构体后面的动态数组,即不指定大小的数组,sizeof 时不包括动态数组的大小,即

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struct node
{
    int a;
    char c;
    int d[];
};

返回依然是8。

下面关于c++类的讨论。除了struct ,以上讨论关于c的sizeof同样适合于c++。首先说说c++ 中的struct类型,注意和c中的struct是不一样的,c中的struct只是一种把各种基本数据类型包装的组合类型,而c++的struct本质 上是类,即类有的东西,struct基本都有,即struct也有构造函数、析构函数、成员函数等等,不过它的默认成员是public的,而class定 义的类成员默认是private的。另外,struct继承默认也是public,而class定义的类默认是private。另外注意:class可以定义模板参数,但struct不可以!因此,struct本质就是类。

下面主要讨论类的大小:

1. 空类的大小。空类型实例中不包含任何信息,应该大小为0. 但是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。g++中每个空类型的实例占1字节空间。注意空struct即空类,这就是为什么c++的空struct占一个字节的原因。

2. 构造函数、析构函数、成员函数调用时只需知道函数地址即可,而这些函数的地址之与类型相关,而与具体的实例无关,因此不会在实例中额外添加任何信息。

3. 静态数据成员放在全局数据成员中,它不占类实例大小,多个类实例只有一个实体。可以看作是一种特殊的全局变量。

综上1,2,3:

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class A
{
    public:
        static int a;
        static char c;
        A(){};
        ~A(){};
        void foo(){};
};

类A的大小为1字节,等于空类大小,因此静态数据成员a,c和成员函数都不占类的大小。

4. 类的非静态数据成员和c语言中的struct类似,也需要对齐,可能需要字节填充。

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class A
{
    public:
        int a;
        char c;
        A(){};
        ~A(){};
        void foo(){};
};

A的大小为8字节,a占4B,c占1B,填充3B。

5. 如果一个类中有虚函数,则该类型会生成一个虚函数表,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,因此类大小必须加上一个指针所占的空间。如果是普通继承,子类和基类共享这个指针。

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class A
{
    public:
        int a;
        char c;
        A(){};
        ~A(){};
        void foo(){};
        void virtual bar(){};
};

A的大小为12B。数据成员8B,加上指向虚拟函数表的指针。注意,是在32位系统上。如果是64位机器,一个指针占8B。

6.虚继承时,派生类会生成一个指向虚基类表的指针,占一个指针大小空间。如果还有虚函数,不增加额外指针大小空间,原因不太清楚,如果谁知道,请一定要告诉我!如下:

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class A
{
    int a;
};
class B: public virtual A
{
    int b;
    virtual void foo(){};
};

B的大小为12B,数据成员b占4B,从A中继承a也占4B,另外一个由于virtual存在,额外加一个指针大小4B,共12B。所以:只要有virtual,无论是在成员函数,还是在继承上,都额外加一个指针大小空间。

基本就这些了,如果有纰漏,请指出,谢谢!

 

posted on 2015-08-17 15:37  zhangyz017  阅读(6260)  评论(2编辑  收藏

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