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C\C++ sizeof 陷阱

C\C++ sizeof 陷阱

作者: Mr吴标 | 来源:发表于2016-07-02 15:28 被阅读862次
    sizeof用来**求对象或者类型的大小。**下面列出sizeof十个特性:摘自([http://www.cppblog.com/w57w57w57/archive/2011/08/09/152845.html](http://www.cppblog.com/w57w57w57/archive/2011/08/09/152845.html))
    (0)sizeof是运算符,不是函数;
    (1)sizeof不能求得void类型的长度;
    (2)sizeof能求得void类型的指针的长度;
    (3)sizeof能求得**静态分配内存的数组的长度**!
    (4)sizeof不能求得动态分配的内存的大小!
    (5)sizeof不能对不完整的数组求长度;
    (6)当表达式作为sizeof的操作数时,**它返回表达式的计算结果的类型大小,**但是它不对表达式求值!
    (7)sizeof可以对函数调用求大小,并且求得的大小等于返回类型的大小,但是不执行函数体!
    (8)sizeof求得的结构体(及其对象)的大小**并不等于**各个数据成员对象的大小之和!
    (9)sizeof不能用于求结构体的位域成员的大小,但是可以求得包含位域成员的结构体的大小!
    
    sizeof函数总结
     
    **sizeof函数功能:计算数据空间的字节数**
    1.与strlen()比较
    strlen计算**字符数组的字符数**,以"\0"为结束判断,不计算为'\0'的数组元素。
    sizeof计算数据(包括数组、变量、类型、结构体等)所占内存空间,用字节数表示(当然用在字符数组计算"\0"的大小)。
    
    **2.指针与静态数组的sizeof操作**
    指针均可看为变量类型的一种。所有指针变量的sizeof 操作结果均为4。
    实例1::char *p;
    sizeof(p)=4;
    sizeof(*p) = 1;   //相当于sizeof(char);  
    
    实例2:  
    **对于静态数组,sizeof可直接计算数组大小;**
    例:int a[10];
    char b[]="hello";
    sizeof(a)等于4*10=40;
    sizeof(b)等于6;
    void  fun(char p[])
    {
         sizeof(p);         //等于4,数组做型参时,数组名称当作指针使用!!
    }
    
    实例3(经典考题):
    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,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。
    ****a,就是一个double了,所以sizeof(****a)=sizeof(double)=8。
    
    3.格式的写法
    sizeof操作符,对变量或对象可以不加括号,但若是类型,须加括号。
    
    4.使用sizeof时string的注意事项
    string s="hello";
    sizeof(s)等于string类的大小(32),sizeof(s.c_str())得到的是与字符串长度(4)。
    
    5.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(类型)所占字节的整数倍**
    (2)数据**对齐原则**----数据在内存中按照结构成员**先后顺序**进行排序,**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。
          在计算结构体的sizeof时,需要 先求出占用空间最大的成员(类型)所占字节来确定对齐的方式。
    
    实例4:
    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b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b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:
    实例5:
    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(注意s1的大小8),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。
       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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