C++中的sizeof()函數我們常常會見到,但是更多的是隻是熟悉,而並沒有真正的瞭解過,下面就對這個函數做一個深入的介紹。
sizeof是C/C++中的一個操作符(operator),其作用就是返回一個對象或者類型所佔的內存字節數。
其返回值類型爲size_t。(size_t在頭文件stddef.h中定義,它依賴於編譯系統的值,一般定義爲 typedef unsigned int size_t;)
用法:
sizeof有三種語法形式:
1) sizeof (object); //sizeof (對象)
2) sizeof object; //sizeof 對象
3) sizeof (type_name); //sizeof (類型)
對象可以是各種類型的變量,以及表達式(一般sizeof不會對表達式進行計算)。
sizeof對對象求內存大小,最終都是轉換爲對對象的數據類型進行求值。
sizeof (表達式); //值爲表達式的最終結果的數據類型的大小
int i;
sizeof(int); //值爲4
sizeof(i); //值爲4,等價於sizeof(int)
sizeof i; //值爲4
sizeof(2); //值爲4,等價於sizeof(int),因爲2的類型爲int
sizeof(2 + 3.14); //值爲8,等價於sizeof(double),因爲此表達式的結果的類型爲double
這是對於sizeof函數做的一個簡單的例子,下面就分幾種類型來總結一下:
1. 基本數據類型的sizeof
這裏的基本數據類型是指short、int、long、float、double這樣的簡單內置數據類型。
由於它們的內存大小是和系統相關的,所以在不同的系統下取值可能不同
2. 結構體的sizeof
結構體的sizeof涉及到字節對齊問題。
爲什麼需要字節對齊?計算機組成原理教導我們這樣有助於加快計算機的取數速度,否則就得多花指令週期了。爲此,編譯器默認會對結構體進行處理(實際上其它地方的數據變量也是如此),讓寬度爲2的基本數據類型(short等)都位於能被2整除的地址上,讓寬度爲4的基本數據類型(int等)都位於能被4整除的地址上,依次類推。這樣,兩個數中間就可能需要加入填充字節,所以整個結構體的sizeof值就增長了。
字節對齊的細節和編譯器的實現相關,但一般而言,滿足三個準則:
1) 結構體變量的首地址能夠被其最寬基本類型成員的大小所整除。
2) 結構體的每個成員相對於結構體首地址的偏移量(offset)都是成員大小的整數倍,如有需要,編譯器會在成員之間加上填充字節(internal adding)。
3) 結構體的總大小爲結構體最寬基本類型成員大小的整數倍,如有需要,編譯器會在最末一個成員後加上填充字節(trailing padding)。
注意:空結構體(不含數據成員)的sizeof值爲1。試想一個“不佔空間“的變量如何被取地址、兩個不同的“空結構體”變量又如何得以區分呢,於是,“空結構體”變量也得被存儲,這樣編譯器也就只能爲其分配一個字節的空間用於佔位了。
例子:
struct S1
{
char a;
int b;
};
sizeof(S1); //值爲8,字節對齊,在char之後會填充3個字節。
struct S2
{
int b;
char a;
};
sizeof(S2); //值爲8,字節對齊,在char之後會填充3個字節。
struct S3
{
};
sizeof(S3); //值爲1,空結構體也佔內存。
- 聯合體的sizeof
結構體在內存組織上市順序式的,聯合體則是重疊式,各成員共享一段內存;所以整個聯合體的sizeof也就是每個成員sizeof的最大值。
例子:
union u
{
int a;
float b;
double c;
char d;
};
sizeof(u); //值爲8
- 數組的sizeof
數組的sizeof值等於數組所佔用的內存字節數。
注意:1)當字符數組表示字符串時,其sizeof值將’/0’計算進去。
2)當數組爲形參時,其sizeof值相當於指針的sizeof值。
例子1:
char a[10];
char n[] = "abc";
cout<<"char a[10] "<<sizeof(a)<<endl;//數組,值爲10
cout<<"char n[] = /"abc/" "<<sizeof(n)<<endl;//字符串數組,將'/0'計算進去,值爲4
void func(char a[3])
{
int c = sizeof(a); //c = 4,因爲這裏a不在是數組類型,而是指針,相當於char *a。
}
void funcN(char b[])
{
int cN = sizeof(b); //cN = 4,理由同上。
- 指針的sizeof
指針是用來記錄另一個對象的地址,所以指針的內存大小當然就等於計算機內部地址總線的寬度。
在32位計算機中,一個指針變量的返回值必定是4。
指針變量的sizeof值與指針所指的對象沒有任何關係。
例子:
char *b = "helloworld";
char *c[10];
double *d;
int **e;
void (*pf)();
cout<<"char *b = /"helloworld/" "<<sizeof(b)<<endl;//指針指向字符串,值爲4
cout<<"char *b "<<sizeof(*b)<<endl; //指針指向字符,值爲1
cout<<"double *d "<<sizeof(d)<<endl;//指針,值爲4
cout<<"double *d "<<sizeof(*d)<<endl;//指針指向浮點數,值爲8
cout<<"int **e "<<sizeof(e)<<endl;//指針指向指針,值爲4
cout<<"char *c[10] "<<sizeof(c)<<endl;//指針數組,值爲40
cout<<"void (*pf)(); "<<sizeof(pf)<<endl;//函數指針,值爲4
- 函數的sizeof
sizeof也可對一個函數調用求值,其結果是函數返回值類型的大小,函數並不會被調用。
對函數求值的形式:sizeof(函數名(實參表))
注意:1)不可以對返回值類型爲空的函數求值。
2)不可以對函數名求值。
3)對有參數的函數,在用sizeof時,須寫上實參表。
例子:
#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,值爲4,sizeof(FuncP(3,0.4))相當於sizeof(float)
cout<<sizeof(FuncNP())<<endl; //OK,值爲4,sizeof(FuncNP())相當於sizeof(int)
/*cout<<sizeof(Func())<<endl; //error,sizeof不能對返回值爲空類型的函數求值*/
/*cout<<sizeof(FuncNP)<<endl; //error,sizeof不能對函數名求值*/
}
例子:
class A
{
};
class B
{
public:
B() {}
~B() {}
};
class C
{
public:
C() {}
virtual ~C() {}
};
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
printf("%d, %d, %d\n", sizeof(A), sizeof(B), sizeof(C));
return 0;
}
得到的結果是1, 1, 4 class A是一個空類型,它的實例不包含任何信息,本來求sizeof應該是0。但當我們聲明該類型的實例的時候,它必須在內存中佔有一定的空間