全面解析sizeof(上)

以下代码使用平台是Windows7 64bits+VS2012。

sizeof是C/C++中的一个操作符(operator),其作用就是返回一个对象或者类型所占的内存字节数,使用频繁,有必须对齐有个全面的了解。

1.Sizeof的基本语法

sizeof有三种语法形式,如下:

(1)sizeof( object ); // sizeof( 对象 );

(2) sizeof( type_name ); // sizeof( 类型 );

(3)sizeof object; // sizeof 对象;

第三种语法结构虽然正确,为简单统一,均使用一、二中写法。例如:

int i;
sizeof( i );   // ok
sizeof i;      // ok
sizeof( int ); // ok
sizeof int;    // error

2.sizeof计算基本类型与表示式

sizeof计算对象的大小也是转换成对对象类型的计算,也就是说,同种类型的不同对象其sizeof值都是一致的。这里,对象可以进一步延伸至表达式,即sizeof可以对一个表达式求值,编译器根据表达式的最终结果类型来确定大小,sizeof是编译时进行运算,与运行时无关,不会对表达式进行计算。

考察如下代码:

#include <iostream>
using namespace std;
int main(int argc,char* argv[])
{
    cout<<"sizeof(char)="<<sizeof(char)<<endl;
    cout<<"sizeof(short)="<<sizeof(short int)<<endl;
    cout<<"sizeof(int)="<<sizeof(int)<<endl;
    cout<<"sizeof(long)="<<sizeof(long int)<<endl;
    cout<<"sizeof(long long)="<<sizeof(long int int)<<endl;
    cout<<"sizeof(float)="<<sizeof(float)<<endl;
    cout<<"sizeof(double)="<<sizeof(double)<<endl;
    int i=8;
    cout<<"i="<<i<<endl;
    cout<<"sizeof(i)="<<sizeof(i)<<endl;
    cout<<"sizeof(i)="<<sizeof(i=5)<<endl;
    cout<<"i="<<i<<endl;
}

在64bits的Windows下运行结果是

sizeof(char)=1

sizeof(short)=2

sizeof(int)=4

sizeof(long)=4

sizeof(long long)=4

sizeof(float)=4

sizeof(double)=8

i=8

sizeof(i)=4

sizeof(i)=4

i=8

注意两点,

(1)i的值并未发生改变,表明sizeof括号内的表达式并没有执行,sizeof在编译时求其表达式的运算结果的类型,sizeof运算与运行时无关。sizeof(i)等价于sizeof(int),sizeof(i=5)等价于sizeof(int),也就是说在可执行代码中,并不包含i=5这个表达式,它早在编译阶段就被处理了。

(2)long int是否占8字节,与编译器的实现有关,Visual C++在VS2012中使用的编译器是cl.exe,在64bits的Windows下仍然将long编译为4字节,要想使用8字节长整型,保险起见,使用long long型。

3.sizeof计算指针变量

指针是C、C++的灵魂,它记录了另一个对象的地址。既然是来存放地址的,那么它当然等于计算机内部地址总线的宽度。所以在32位计算机中,一个指针变量的返回值必定是4(以字节为单位),可以推导,在将来的64位系统中指针变量的sizeof结果为8。

char* pc = "abc";
int* pi=new int[10];
string* ps;
char** ppc = &pc;
void (*pf)(); // 函数指针
char testfunc(){
return ‘k’;
}
sizeof( pc ); // 结果为4
sizeof( pi ); // 结果为4
sizeof( ps ); // 结果为4
sizeof( ppc ); // 结果为4
sizeof( pf ); // 结果为4
sizeof( &testfunc ); // 结果为4
sizeof( testfunc ()); // 结果为1
sizeof(*( testfunc) ()); // 结果为1

考察以上代码,得出如下结论:

(1) 指针变量的sizeof值与指针所指的对象类型没有任何关系,与指针申请多少空间没有关系,所有的指针变量所占内存大小均相等。那为什么在本机64bits系统下,指针变量大小仍然是4个字节,因为使用32位编译器编译得到程序是32位,故指针大小是4字节,可自行修改编译器版本,不再赘述。

(2) &testfunc代表一个函数指针,指针大小是4,所以sizeof(&testfunc)==4。testfunc()代表一次函数调用,返回值类型是char,所以sizeof(testfunc())==sizeof(char)==1。testfunc名本身就是一个函数指针,所以(*testfunc)()也是一次函数调用,sizeof((*testfunc)())==sizeof(char)==1。

4.sizeof计算数组

当sizeof作用于数组时,求取的是数组所有元素所占用的大小。参考如下代码:

int A[3][5];
    char c[]="123456";
    double*(*d)[3][6];

    cout<<sizeof(A)<<endl;      //输出60
    cout<<sizeof(A[4])<<endl;   //输出20
    cout<<sizeof(A[0][0])<<endl;//输出4
    cout<<sizeof(c)<<endl;      //输出7
    cout<<sizeof(d)<<endl;      //输出4
    cout<<sizeof(*d)<<endl;     //输出72
    cout<<sizeof(**d)<<endl;    //输出24
    cout<<sizeof(***d)<<endl;   //输出4
    cout<<sizeof(****d)<<endl;  //输出8

考察以上代码,得出如下结论:

(1)A的数据类型是int[3][5],A[4]的数据类型是int[5],A[0][0]数据类型是int。所以

sizeof(A)==sizeof(int[3][5])==3*5*sizeof(int)==60,sizeof(A[4])==sizeof(int[5])=5*sizeof(int)==20,sizeof(A[0][0])==sizeof(int)==4。尽管A[4]的下标越界,但不会造成运行时错误,因为sizeof运算只关心数据类型,在编译阶段就已经完成。

(2)由于字符串以空字符’\0’结尾,所以c的数据类型是char[7],所以sizeof(c)=sizeof(char[7])==7。

(3)d是一个指针,不管它指向的西乡是什么数据类型,自身大小永远是4,。所以sizeof(d)==4。sizeof(*d)的数据类型是double*[3][6],所以sizeof(*d)==sizeof(double*[3][6])==3*6*sizeof(double*)==18*4==72。同理,可以推算出sizeof(**d)==sizeof(double*[6])==6*sizeof(double*)==24,sizeof(***d)==sizeof(double*)==4,sizeof(****d)=sizeof(double)==8。

当数组作为函数形参时,下面的i和j的值应该是多少呢?

void foo1(char a1[3])
{
    int i = sizeof( a1 ); // i == ?
}
void foo2(char a2[])
{
    int j = sizeof( a2); // j == ?
}

也许当你试图回答j的值时已经意识到i答错了,是的,i!=3。这里函数参数a1已不再是数组类型,而是蜕变成指针,相当于char* a1,为什么?仔细想想就不难明白,我们调用函数foo1时,程序会在栈上分配一个大小为3的数组吗?不会!数组是“传址”的,调用者只需将实参的地址传递过去,所以a1自然为指针类型(char*),i的值也就为4,同样j也是4。

错误、不足,在所难免,欢迎同行留言批评指正!


参考文献

[1]陈刚.C++高级进阶教程[M].武汉:武汉大学出版社,2008.

[2]http://blog.csdn.net/freefalcon/article/details/54839

时间: 2024-10-03 21:42:23

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