(tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) 关于 sizeof() 的一些思?/font>
关键词:(x)sizeof
q是|上的一个帖子,最初来自那里已l记不得?jin),不过我觉得很不错?/font>
我对原文做了(jin)一些修改,q添加了(jin)一些内宏V如果有什么错误的地方Q请大家指正Q谢谢~~
(tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) --- majianan 2005-12-19
(tng)
0.关键?/font> QsizeofQ字节对齐,cd大小
前向声明Q?/font>
(tng) (tng) (tng) sizeofQ一个其貌不扬的家伙Q引无数菜鸟竟折?
(tng) (tng) (tng) 虾我当初也没少犯迷p,U着“辛苦我一个,q福千万人”的伟大思想,我决定将其尽可能详细的ȝ一下?
(tng) (tng) (tng) 但当我ȝ的时候才发现Q这个问题既可以单,又可以复杂。所以本文有的地方ƈ不适合初学者,甚至都没有必要大作文章。但如果你想“知其然Q更知其所以然”的话,那么q篇文章对你或许有所帮助?br /> (tng) (tng) (tng)
(tng) (tng) (tng)菜鸟我对C++的掌握尚未深入,其中不乏错误Q欢q各位指正啊
1. 定义Q?br /> (tng) (tng) (tng) sizeof是何方神圣?
(tng) (tng) (tng) sizeof ?C/C++ 中的一个操作符QoperatorQ是也。简单说其作用就是返回一个对象或者类型所占的内存字节数?br />
MSDN上的解释为:(x)
The sizeof keyword gives the amount of storage, in bytes, associated with a variable or a type (including aggregate types).This keyword returns a value of type size_t.
(tng) (tng) (tng) 其返回值类型ؓ(f)size_tQ在头文件stddef.h中定义。这是一个依赖于~译pȝ的|一般定义ؓ(f)
typedef unsigned int size_t;
(tng) (tng) (tng) 世上~译器林林L,但作Z个规范,它们都会(x)保证char、signed char和unsigned char的sizeofgؓ(f)1Q毕竟char是我们编E能用的最数据类型?br />
2. 语法Q?/font>
(tng) (tng) (tng) sizeof有三U语法Ş式,如下Q?br /> (tng) (tng) (tng) 1) sizeof( object ); (tng) (tng) (tng) // sizeof( 对象 );
(tng) (tng) (tng) 2) sizeof( type_name ); // sizeof( cd );
(tng) (tng) (tng) 3) sizeof object; (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) // sizeof 对象;
所以,
int i;
sizeof( i ); (tng) (tng) (tng) (tng) // ok
sizeof i; (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) // ok
sizeof( int ); (tng) (tng) // ok
sizeof int; (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) // error
既然写法2可以用写?代替Qؓ(f)求Ş式统一以及(qing)减少我们大脑的负担,W?U写法,忘掉它吧Q?
实际上,sizeof计算对象的大也是{换成对对象类型的计算。也是_(d)同种cd的不同对象其sizeof值都是一致的?
q里Q对象可以进一步g伸至表达式,即sizeof可以对一个表辑ּ求倹{编译器Ҏ(gu)表达式的最l结果类型来定大小Q一般不?x)对表达式进行计?
例如Q?
sizeof( 2 ); (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng)// 2的类型ؓ(f)intQ所以等价于 sizeof( int );
sizeof( 2 + 3.14 ); (tng)// 3.14的类型ؓ(f)doubleQ?也会(x)被提升成doublecdQ所以等价于 sizeof( double );
(tng) (tng) (tng) sizeof也可以对一个函数调用求|?font color="#0000ff">l果是函数返回类型的大小Q函数ƈ不会(x)被调用?/font>我们来看一个完整的例子Q?
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char foo()
{
(tng) (tng) (tng) (tng)printf("foo() has been called.\n");
(tng) (tng) (tng) (tng)return 'a';
}
int main()
{
(tng) (tng) (tng) (tng)size_t sz = sizeof( foo() ); (tng) (tng) // foo() 的返回值类型ؓ(f)charQ所以sz = sizeof(char)Q但函数foo()q不?x)被调?br /> (tng) (tng) (tng) (tng)printf("sizeof( foo() ) = %d\n", sz);
}
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C99标准规定Q函数、不能确定类型的表达式以?qing)位域(bit-fieldQ成员(sh)能被计算sizeof|即下面这些写法都是错误的Q?
(tng) (tng) (tng) sizeof( foo ); (tng) (tng) (tng) (tng) // error
(tng) (tng) (tng) void foo2() { }
(tng) (tng) (tng) sizeof( foo2() ); (tng) // error
(tng) (tng) (tng) struct S
(tng) (tng) (tng) {
(tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng)unsigned int f1 : 1;
(tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng)unsigned int f2 : 5;
(tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng)unsigned int f3 : 12;
(tng) (tng) (tng) };
(tng) (tng) (tng) (tng)sizeof( S.f1 ); (tng) (tng) // error
3. sizeof的常量?/font>
(tng) (tng) (tng) sizeof的计发生在~译时刻Q所以它可以被当作常量表辑ּ使用。如Q?
char ary[ sizeof( int ) * 10 ]; (tng) (tng) // ok
最新的C99标准规定sizeof也可以在q行时刻q行计算。如下面的程序在Dev-C++中可以正执行:(x)
int n;
n = 10; (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) (tng) // n动态赋?br />char ary[n]; (tng) (tng) // C99也支持数l的动态定?br />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(jin)Q上面的代码在VC6中就通不q编译。所以我?font color="#0000ff">最好还是认为sizeof是在~译期执行的Q这样不?x)带来错误,让程序的可移植性强些?
4. 基本数据cd的sizeof
q里的基本数据类型指short、int、long、float、doubleq样的简单内|数据类型。由于它们都是和pȝ相关的,所以在不同的系l下取值可能不同。这务必引v我们的注意,量不要在这斚wl自q序的UL造成ȝ(ch)?
一般的Q在32位编译环境中Qsizeof(int)的取gؓ(f)4?
5. 指针变量的sizeof
学过数据l构的你应该知道指针是一个很重要的概念,它记录了(jin)另一个对象的地址?font color="#0000ff">既然是来存放地址的,那么它当然等于计机内部地址ȝ的宽度?/font>所以在32位计机中,一个指针变量的q回值必定是4Q注意结果是以字节ؓ(f)单位Q。可以预计,在将来的64位系l中指针变量的sizeofl果??
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char* pc = "abc";
int* pi;
string* ps;
char** ppc = &pc;
void (*pf)(); (tng)// 函数指针
sizeof( pc ); // l果?
sizeof( pi ); // l果?
sizeof( ps ); // l果?
sizeof( ppc );// l果?
sizeof( pf ); // l果?
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指针变量的sizeofg指针所指的对象没有M关系Q正是由于所有的指针变量所占内存大相{,所以MFC消息处理函数使用两个参数WPARAM、LPARAMp传递各U复杂的消息l构Q用指向结构体的指针)(j)?
6. 数组的sizeof
数组的sizeof值等于数l所占用的内存字节数Q如Q?
char a1[] = "abc";
int a2[3];
sizeof( a1 ); // l果?Q字W?末尾q存在一个NULLl止W?br />sizeof( a2 ); // l果?*4=12Q依赖于intQ?
一些朋友刚开始时把sizeof当作?jin)求数组元素的个敎ͼ现在Q你应该知道q是不对的。那么应该怎么求数l元素的个数呢?
EasyQ通常有下面两U写法:(x)
int c1 = sizeof( a1 ) / sizeof( char ); (tng) (tng) (tng) // 总长?单个元素的长?br />int c2 = sizeof( a1 ) / sizeof( a1[0]); (tng) (tng) // 总长?W一个元素的长度
写到q里Q提一问,下面的c3Qc4值应该是多少呢?
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void foo3(char a3[3])
{
(tng) (tng) (tng) (tng)int c3 = sizeof( a3 ); // c3 ==
}
void foo4(char a4[])
{
(tng) (tng) (tng) (tng)int c4 = sizeof( a4 ); // c4 ==
}
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也许当你试图回答c4的值时已经意识到c3{错?jin),是的Qc3!=3?
q里函数参数a3已不再是数组cdQ而是蜕变成指针?/font>相当于char* a3Qؓ(f)什么仔l想惛_不难明白?
我们调用函数foo1ӞE序?x)在栈上分配一个大ؓ(f)3的数l吗Q不?x)?
数组是“传址”的Q调用者只需实参的地址传递过去,所以a3自然为指针类型(char*Q,c3的g׃ؓ(f)4?
7.string的sizeof
一个string的大与它所指向的字W串的长度无?/font>?br />
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string st1("blog.sina.com.cn");
string st2("majianan");
string st3;
string *ps = &st1;
cout << "st1: " << sizeof(st1) << endl;
cout << "st2: " << sizeof(st2) << endl;
cout << "st3: " << sizeof(st3) << endl;
cout << "ps: " << sizeof(ps) << endl;
cout << "*ps: " << sizeof(*ps) << endl;
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输出l果为:(x)
st1Q?28
st2Q?28
st3Q?28
psQ?4
*psQ?28
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对于不同的STLQStringcȝl构定义?x)有所不同
所以不同的工具Q例如VC++Q和.NETQ结果会(x)有所不同Q?br />在VC++6.0中(我的机器Q结果是16
?NET2003中结果是28
但是对于同一个编译器Q那么它的结果都是一定的
8.引用的sizeof
sizeof操作W应用在引用cd上的时候,q回的是包含被引用对象所需的内存长度(卌引用对象的大)(j)
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cout << "short:\t" << sizeof(short) << endl;
cout << "short*:\t" << sizeof(short*) << endl;
cout << "short&:\t" << sizeof(short&) << endl;
cout << "short[4]:\t" << sizeof(short[4]) << endl;
cout << "int&:\t" << sizeof(int&) << endl;
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输出l果为:(x)
shortQ?2
short*Q?4
short&Q?2
short[4]Q?8
int&Q?4
9. l构体的sizeof
q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Q?
struct S1
{
(tng) (tng) (tng) char c;
(tng) (tng) (tng) int i;
};
问sizeof(s1){于多少Q?
聪明的你开始思考了(jin)Qchar?个字节,int?个字节,那么加v来就应该??
是这样吗Q?
你在你机器上试过?jin)吗Q?
也许你是对的Q但很可能你是错的!
VC6中按默认讄得到的结果ؓ(f)8?br />
(tng) (tng) (tng) WhyQؓ(f)什么受伤的L我?
请不要沮丧,我们来好好琢一下sizeof的定?—?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:(x)
S1 s1 = { 'a', 0xFFFFFFFF };
定义上面的变量后Q加上断点,q行E序Q观察s1所在的内存Q你发现?jin)什么?
以我的VC6.0ZQs1的地址?x0012FF78Q其数据内容如下Q?
0012FF78: 61 CC CC CC FF FF FF FF
发现?jin)什么?怎么中间Ҏ(gu)?个字节的CCQ?
看看MSDN上的说明Q?
When applied to a structure type or variable, sizeof returns the actual size, which may include padding bytes inserted for alignment.
原来如此Q这是传说中的字节寚w啊!一个重要的话题出现?jin)?
Z么需要字节对齐?
计算机组成原理教导我们,q样有助于加快计机的取数速度Q否则就得多花指令周期了(jin)?
为此Q编译器默认?x)对l构体进行处理(实际上其它地方的数据变量也是如此Q,让宽度ؓ(f)2的基本数据类型(short{)(j)都位于能?整除的地址上,让宽度ؓ(f)4的基本数据类型(int{)(j)都位于能?整除的地址上?/font>以此cLQ这P两个C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?jin)?
让我们交换一下S1中char与int的位|:(x)
struct S2
{
(tng) (tng) (tng) (tng)int i;
(tng) (tng) (tng) (tng)char c;
};
看看sizeof(S2)的结果ؓ(f)多少Q怎么q是8?
再看看内存,原来成员c后面仍然?个填充字节?
q又是ؓ(f)什么啊Q别着急,下面ȝ规律?
(tng) (tng) (tng) 字节寚w的细节和~译器实现相养I但一般而言Q满三个准则:(x)
(tng) (tng) (tng) 1) l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Q?br /> (tng) (tng) (tng) 2) l构体每个成员相对于l构体首地址的偏U量QoffsetQ都是成员大的整数倍,如有需要编译器?x)在成员(sh)间加上填充字节Qinternal addingQ;
(tng) (tng) (tng) 3) l构体的dؓ(f)l构体最宽基本类型成员大的整数倍,如有需要编译器?x)在最末一个成员(sh)后加上填充字节(trailing paddingQ?br />
(tng) (tng) (tng) 对于上面的准则,有几炚w要说明:(x)
1) (tng)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U量?jin)呢Q?
因ؓ(f)有了(jin)W?点存在,所以我们就可以只考虑成员的偏U量Q这h考v来简单。想想ؓ(f)什么?
l构体某个成员相对于l构体首地址的偏U量可以通过宏offsetof()来获得,q个宏也在stddef.h中定义,如下Q?
#define offsetof(s,m) (size_t)&(((s *)0)->m)
例如Q想要获得S2中c的偏U量Q方法ؓ(f)
size_t pos = offsetof(S2, c);// pos{于4
2) 基本cd是指前面提到的像char、short、int、float、doubleq样的内|数据类型。这里所说的“数据宽度”就是指其sizeof的大。由于结构体的成员可以是复合cdQ比如另外一个结构体Q所以在L最宽基本类型成员时Q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cd作ؓ(f)整体看待?
q里叙述h有点拗口Q思考v来也有点挠头Q还是让我们看看例子吧(具体数g以VC6ZQ以后不再说明)(j)Q?
struct S3
{
(tng) (tng) (tng) (tng)char c1;
(tng) (tng) (tng) (tng)S1 s;
(tng) (tng) (tng) (tng)char c2;
};
S1的最宽简单成员的cd为intQS3在考虑最宽简单类型成员时是将S1“打散”看的,所以S3的最宽简单类型ؓ(f)int。这P通过S3定义的变量,其存储空间首地址需要被4整除Q整个sizeof(S3)的g应该?整除?
c1的偏U量?Qs的偏U量呢?q时s是一个整体,它作为结构体变量也满_面三个准则,所以其大小?Q偏U量?Qc1与s之间侉K?个填充字节,而c2与s之间׃需要了(jin)Q所以c2的偏U量?2Q算上c2的大ؓ(f)13Q?3是不能被4整除的,q样末尾q得补上3个填充字节。最后得到sizeof(S3)的gؓ(f)16?
(tng) (tng) (tng) 通过上面的叙qͼ我们可以得到一个公式:(x)
(tng) (tng) (tng) l构体的大小{于最后一个成员的偏移量加上其大小再加上末填充字节数目Q?/strong>卻I(x)
sizeof( struct ) = offsetof( last item ) + sizeof( last item ) + sizeof( trailing padding )
(tng)