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标题: sizeof（）小结 [打印本页]

作者: 51hei单片 时间: 2016-3-13 17:15
标题: sizeof（）小结
1、什么是sizeof
sizeof不是一个函数，sizeof是一元操作符，sizeof更像一个特殊的宏，它是在编译阶段求值的。
举个例子：
cout<<sizeof(int)<<endl; // 32位机上int长度为4
cout<<sizeof(1==2)<<endl; // == 操作符返回bool类型，相当于 cout<<sizeof(bool)<<endl;
在编译阶段已经被翻译为：
cout<<4<<endl;
cout<<1<<endl;
这里有个陷阱，看下面的程序：
int a = 0;
cout<<sizeof(a=3)<<endl;
cout<<a<<endl;
输出为什么是4，0而不是期望中的4，3？？？就在于sizeof在编译阶段处理的特性。由于sizeof不能被编译成机器码，所以sizeof
作用范围内，也就是()里面的内容也不能被编译，而是被替换成类型。=操作符返回左操作数的类型，所以a=3相当于int，而代码也
被替换为：
int a = 0;
cout<<4<<endl;
cout<<a<<endl;
所以，sizeof是不可能支持链式表达式的，这也是和一元操作符不一样的地方。
结论：不要把sizeof当成函数，也不要看作一元操作符，把他当成一个特殊的编译预处理。
2、sizeof的用法
sizeof有两种用法：
（1）sizeof(object)
也就是对对象使用sizeof，也可以写成sizeof object 的形式
（2）sizeof(typename)
也就是对类型使用sizeof，注意这种情况下写成sizeof typename是非法的。下面举几个例子说明一下：
int i = 2;
cout<<sizeof(i)<<endl; // sizeof(object)的用法，合理
cout<<sizeof i<<endl; // sizeof object的用法，合理
cout<<sizeof 2<<endl; // 2被解析成int类型的object, sizeof object的用法，合理
cout<<sizeof(2)<<endl; // 2被解析成int类型的object, sizeof(object)的用法，合理
cout<<sizeof(int)<<endl;// sizeof(typename)的用法，合理
cout<<sizeof int<<endl; // 错误！对于操作符，一定要加()
可以看出，加()是永远正确的选择。
结论：不论sizeof要对谁取值，最好都加上()。
3、数据类型的sizeof
（1）C++固有数据类型
32位C++中的基本数据类型，也就char,short int(short),int,long int(long),float,double, long double
大小分别是：1，2，4，4，4，8, 10。
考虑下面的代码：
cout<<sizeof(unsigned int) == sizeof(int)<<endl; // 相等，输出 1
unsigned影响的只是最高位bit的意义，数据长度不会被改变的。
结论：unsigned不能影响sizeof的取值。
（2）自定义数据类型
typedef可以用来定义C++自定义类型。考虑下面的问题：
typedef short WORD;
typedef long DWORD;
cout<<(sizeof(short) == sizeof(WORD))<<endl; // 相等，输出1
cout<<(sizeof(long) == sizeof(DWORD))<<endl; // 相等，输出1
结论：自定义类型的sizeof取值等同于它的类型原形。
（3）函数类型
考虑下面的问题：
int f1(){return 0;};
double f2(){return 0.0;}
void f3(){}
cout<<sizeof(f1())<<endl; // f1()返回值为int，因此被认为是int
cout<<sizeof(f2())<<endl; // f2()返回值为double，因此被认为是double
cout<<sizeof(f3())<<endl; // 错误！无法对void类型使用sizeof
cout<<sizeof(f1)<<endl; // 错误！无法对函数指针使用sizeof
cout<<sizeof*f2<<endl; // *f2，和f2()等价，因为可以看作object，所以括号不是必要的。被认为是double
结论：对函数使用sizeof，在编译阶段会被函数返回值的类型取代。
4、指针问题
考虑下面问题：
cout<<sizeof(string*)<<endl; // 4
cout<<sizeof(int*)<<endl; // 4
cout<<sizof(char****)<<endl; // 4
可以看到，不管是什么类型的指针，大小都是4的，因为指针就是32位的物理地址。
结论：只要是指针，大小就是4。（64位机上要变成8也不一定）。
顺便唧唧歪歪几句，C++中的指针表示实际内存的地址。和C不一样的是，C++中取消了模式之分，也就是不再有
small,middle,big,取而代之的是统一的flat。flat模式采用32位实地址寻址，而不再是c中的 segment:offset模式。举个例子，假如有
一个指向地址 f000:8888的指针，如果是C类型则是8888(16位, 只存储位移，省略段)，far类型的C指针是f0008888(32位，高位保留
段地址，地位保留位移),C++类型的指针是f8888(32位，相当于段地址*16 + 位移，但寻址范围要更大)。

经典问题：
   double* (*a)[3][6];
   cout<<sizeof(a)<<endl; // 4 a为指针
   cout<<sizeof(*a)<<endl; // 72 *a为一个有3*6个指针元素的数组
   cout<<sizeof(**a)<<endl; // 24 **a为数组一维的6个指针
   cout<<sizeof(***a)<<endl; // 4 ***a为一维的第一个指针
   cout<<sizeof(****a)<<endl; // 8 ****a为一个double变量
问题解析：a是一个很奇怪的定义，他表示一个指向double*[3][6]类型数组的指针。既然是指针，所以sizeof(a)就是4。
   既然a是执行double*[3][6]类型的指针，*a就表示一个double*[3][6]的多维数组类型，因此sizeof(*a)=3*6*sizeof(double*)=72
。同样的，**a表示一个double*[6]类型的数组，所以sizeof(**a)=6*sizeof  (double*)=24。***a就表示其中的一个元素，也就是
double*了，所以sizeof(***a)=4。至于****a，就是一个double了，所以sizeof(****a)=sizeof(double)=8。

union 与struct的空间计算
总体上遵循两个原则：
(1)整体空间是占用空间最大的成员（的类型）所占字节数的整倍数
(2)数据对齐原则----内存按结构成员的先后顺序排列，当排到该成员变量时，其前面已摆放的空间大小必须是该成员类型大小的整
倍数，如果不够则补齐，以此向后类推。。。。。
注意：数组按照单个变量一个一个的摆放，而不是看成整体。如果成员中有自定义的类、结构体，也要注意数组问题。
例：[引用其他帖子的内容]
因为对齐问题使结构体的sizeof变得比较复杂，看下面的例子：(默认对齐方式下)
struct s1
{
char a;
double b;
int c;
char d;
};
struct s2
{
char a;
char b;
int c;
double d;
};
cout<<sizeof(s1)<<endl; // 24
cout<<sizeof(s2)<<endl; // 16
  同样是两个char类型，一个int类型，一个double类型，但是因为对齐问题，导致他们的大小不同。计算结构体大小可以采用元素摆
放法，我举例子说明一下：首先，CPU判断结构体的对界，根据上一节的结论，s1和s2的对界都取最大的元素类型，也就是double类
型的对界8。然后开始摆放每个元素。
  对于s1，首先把a放到8的对界，假定是0，此时下一个空闲的地址是1，但是下一个元素d是double类型，要放到8的对界上，离1最
接近的地址是8了，所以d被放在了8，此时下一个空闲地址变成了16，下一个元素c的对界是4，16可以满足，所以c放在了16，此时
下一个空闲地址变成了20，下一个元素d需要对界1，也正好落在对界上，所以d放在了20，结构体在地址21处结束。由于s1的大小需
要是8的倍数，所以21-23的空间被保留，s1的大小变成了24。
  对于s2，首先把a放到8的对界，假定是0，此时下一个空闲地址是1，下一个元素的对界也是1，所以b摆放在1，下一个空闲地址变
成了2；下一个元素c的对界是4，所以取离2最近的地址4摆放c，下一个空闲地址变成了8，下一个元素d的对界是8，所以d摆放在8，
所有元素摆放完毕，结构体在15处结束，占用总空间为16，正好是8的倍数。
  这里有个陷阱，对于结构体中的结构体成员，不要认为它的对齐方式就是他的大小，看下面的例子：
struct s1
{
char a[8];
};
struct s2
{
double d;
};
struct s3
{
s1 s;
char a;
};
struct s4
{
s2 s;
char a;
};
cout<<sizeof(s1)<<endl; // 8
cout<<sizeof(s2)<<endl; // 8
cout<<sizeof(s3)<<endl; // 9
cout<<sizeof(s4)<<endl; // 16;
  s1和s2大小虽然都是8，但是s1的对齐方式是1，s2是8（double），所以在s3和s4中才有这样的差异。
  所以，在自己定义结构体的时候，如果空间紧张的话，最好考虑对齐因素来排列结构体里的元素。
补充：不要让double干扰你的位域
　　在结构体和类中，可以使用位域来规定某个成员所能占用的空间，所以使用位域能在一定程度上节省结构体占用的空间。不过考
虑下面的代码：
struct s1
{
　int i: 8;
　int j: 4;
　double b;
　int a:3;
};
struct s2
{
　int i;
　int j;
　double b;
　int a;
};
struct s3
{
　int i;
　int j;
　int a;
　double b;
};
struct s4
{
　int i: 8;
　int j: 4;
　int a:3;
　double b;
};
cout<<sizeof(s1)<<endl; // 24
cout<<sizeof(s2)<<endl; // 24
cout<<sizeof(s3)<<endl; // 24
cout<<sizeof(s4)<<endl; // 16
　　可以看到，有double存在会干涉到位域（sizeof的算法参考上一节），所以使用位域的的时候，最好把float类型和double类型
放在程序的开始或者最后。
相关常数：
sizeof int:4
sizeof short:2
sizeof long:4
sizeof float:4
sizeof double:8
sizeof char:1
sizeof p:4
sizeof WORD:2
sizeof DWORD:4

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