导读
sizeof是C/C++一个难点，当在自定义类上应用sizeof操作符时，总会出现意想不到的结果，下面，我们就来探讨一下sizeof这个操作符！
目录
1. sizeof与strlen的区别
2. sizeof作用于结构体
3. 字节对齐问题
4. sizeof作用于类
正文
1. sizeof与strlen的区别
这是老生常谈的问题了，下面举一个例子大家就明白了。
char buf[] = "hello world!"; cout<<sizeof(buf)<<endl; cout<<strlen(buf)<<endl;
output: 13 12
结论：sizeof只计算字符串真正的长度，不带字符串结束标记(‘\0‘)；而strlen则计算‘\0’
还有一点需要注意的是，sizeof是操作符，strlen是函数，两者之间存在着根本的区别。
2. sizeof作用于结构体/类
先看下面程序输出的结果：
#include<iostream>
#include <string.h>
using namespace std;
typedef struct
{
int a;
}A_t;
typedef struct
{
char a;
}B_t;
typedef struct
{
int a;
char b;
}C_t;
typedef struct
{
int a;
char b;
char c;
}D_t;
typedef struct
{
char a;
int b;
char c;
}E_t;
int main()
{
cout<<"sizeof(A_t):"<<sizeof(A_t)<<endl;
cout<<"sizeof(B_t):"<<sizeof(B_t)<<endl;
cout<<"sizeof(C_t):"<<sizeof(C_t)<<endl;
cout<<"sizeof(D_t):"<<sizeof(D_t)<<endl;
cout<<"sizeof(E_t):"<<sizeof(E_t)<<endl;
return 0;
}
output:
$./sizeof sizeof(A_t):4 sizeof(B_t):1 sizeof(C_t):8 sizeof(D_t):8 sizeof(E_t):12
为什么输出的结果和我们的猜想是不符合的呢？到底是什么在影响结构体的大小？这就是下面我们要来分析的。
这一切的原因可以归结为字节对齐问题！
3. 字节对齐问题
3. 1 对齐跟数据在内存中的位置有关。
如果一个变量的内存地址正好位于它长度的整数倍，他就被称做自然对齐。
比如在32位cpu下，假设一个整型变量的地址为0x00000004，那它就是自然对齐的。
3.2 为什么需要字节对齐
需要字节对齐的根本原因在于CPU访问数据的效率问题。
struct A
{
char a1; char a2;
int b;
char c;
};
假设上面整型变量的地址不是自然对齐，比如为0x00000002，则CPU如果取它的值的话需要访问两次内存，第一次取从0x00000002-0x00000003的一个short，
第二次取从0x00000004-0x00000005的一个 short然后组合得到所要的数据，如果变量在0x00000003地址上的话则要访问三次内存，第一次为char，第二次为short，第三次为 char，
然后组合得到整型数据。而如果变量在自然对齐位置上，则只要一次就可以取出数据。一些系统对对齐要求非常严格，比如sparc系统，如果取未对齐的数据会发生错误，举个例：
char ch[8]; char *p = &ch[1]; int i = *(int *)p;
运行时会报segment error，而在x86上就不会出现错误，只是效率下降。
3.3 正确处理字节对齐
对于标准数据类型，它的地址只要是它的长度的整数倍就行了，而非标准数据类型按下面的原则对齐：
数组 ：按照基本数据类型对齐，第一个对齐了后面的自然也就对齐了。
联合 ：按其包含的长度最大的数据类型对齐。
结构体： 结构体中每个数据类型都要对齐。
比如有如下一个结构体：
struct stu{
char sex;
int length;
char name[10];
};
struct stu my_stu;
//内存分布图
由于在x86下，GCC默认按4字节对齐，它会在sex后面跟name后面分别填充三个和两个字节使length和整个结构体对齐。于是我们sizeof(my_stu)会得到长度为20，而不是15.
4. sizeof作用于类
C++的类与C的结构体存在着不同，但是同样会涉及到字节对齐的问题，在这方面是相同的，不同之处在于C++的类可以包含成员函数（包括虚函数），数据成员（静态成员）。因此，在sizeof作用于此时也有不同之处！
4.1 空类
当类中什么也不定义时，使用sizeof作用于该类会不会是零呢？
class A
{
};
sizeof(A);
答案是不会，结果是1。很吃惊吧，那么为什么是1呢？
我们简单分析一下：假设结果是0，那么我们定义类A的两个对象a, b时，a 和 b 占用的内存大小也应该是0，那么用什么来标识这两个不同的对象呢？显然没有任何办法。因此，这个假设不成立。
那么就算不是0，为什么是1而不是其他数值呢？例如4。不是要考虑字节对齐吗？这是因为编译器在类中增加了一个字节。字节对齐是在含有数据成员的情况下才发生的事情，因此，在空类情况下不用考虑！
4.1 虚函数内存分布
虚函数的内存分布被陈皓分析的很透彻，可以去看看他的这篇博客！C++ 虚函数表解析。
下面再来看一个例子：
class A
{
public:
A()
{
cout<<"A()"<<endl;
}
virtual ~A()
{
cout<<"~A()"<<endl;
}
};
class C
{
public:
C(){
cout<<"C()"<<endl;
}
virtual ~C() {
cout<<"~C()"<<endl;
}
virtual void getvalue()
{
cout<<"getvalue()"<<endl;
}
};
那么，sizeof(A)、sizeof(C)分别是什么呢？看懂了陈皓上面那篇博客你大概就应该知道了，带有虚函数的类需要用到虚函数表，而虚函数表只需要一个指针指向就OK了！因此，两者均为4
4.2 数据成员内存分布
同样，陈皓两篇文章很好地分析了对象的内存布局，分别是：C++ 对象的内存布局(上)、C++ 对象的内存布局(下)。大家可以好好看看牛逼之人是如何分析的。
下面仅举例子说明一下：
class A
{
private:
static int i;
};
class B
{
private:
static int i;
static double d;
int i1;
double d1;
};
class C
{
public:
static void fun()
{
}
};
那么sizeof(A) 和 sizeof(B)、sizeof(C)又是什么呢？答案分别是1、12、1。为什么呢？
sizeof(A)为什么不是4呢？数据成员的类型是int整形啊，怎么就之占一个字节呢？
这是因为，static 数据成员与成员函数都不计算入sizeof中，也就是这两种成员都是不会使得编译器在类中增加什么的。