关于 sizeof() 的一些思考.txt

一些学C的忠告以及有小程序可学习。应该是终生受用的。

关于 sizeof() 的一些思考

信息来源：我的Blog（http://blog.sina.com.cn/m/majianan）
文章作者：majianan

这是网上的一个帖子，最初来自那里已经记不得了，不过我觉得很不错。

我又在文章的后面加了一部分内容，是关于类的sizeof。如果有什么错误的地方，请大家指正，谢谢~~

                  --- majianan 2005-12-19

我对原来写的文章又进行了补充，添加了关于string的sizeof和引用的sizeof的一些内容.

                      --- majianan 2006-1-6


关于 sizeof() 的一些思考

0.关键字：sizeof，字节对齐，类型大小

前向声明：
  sizeof，一个其貌不扬的家伙，引无数菜鸟竟折腰.

  小虾我当初也没少犯迷糊，秉着“辛苦我一个，幸福千万人”的伟大思想,我决定将其尽可能详细的总结一下。


  但当我总结的时候才发现，这个问题既可以简单，又可以复杂。所以本文有的地方并不适合初学者，甚至都没有必要大作文章。但如果你想“知其然，更知其所以然”的话，那么这篇文章对你或许有所帮助。

  菜鸟我对C++的掌握尚未深入，其中不乏错误，欢迎各位指正啊

1. 定义：
  sizeof是何方神圣？

  sizeof 乃 C/C++ 中的一个操作符（operator）是也。简单说其作用就是返回一个对象或者类型所占的内存字节数。

MSDN上的解释为：

The sizeof keyword gives the amount of storage, in bytes, associated with a variable or a type (including aggregate types).

This keyword returns a value of type size_t.

  其返回值类型为size_t，在头文件stddef.h中定义。这是一个依赖于编译系统的值，一般定义为

typedef unsigned int size_t;

  世上编译器林林总总，但作为一个规范，它们都会保证char、signed char和unsigned char的sizeof值为1，毕竟char是我们编程能用的最小数据类型。

2. 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;

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

既然写法3可以用写法1代替，为求形式统一以及减少我们大脑的负担，第3种写法，忘掉它吧！

实际上，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，一般不会对表达式进行计算。

例如：

sizeof( 2 );     // 2的类型为int，所以等价于 sizeof( int );
sizeof( 2 + 3.14 ); // 3.14的类型为double，2也会被提升成double类型，所以等价于 sizeof( double );

  sizeof也可以对一个函数调用求值，其结果是函数返回类型的大小，函数并不会被调用。我们来看一个完整的例子：

*********************************************************

char foo()
{
  printf("foo() has been called.\n");
  return 'a';
}
int main()
{

  // foo() 的返回值类型为char

  //所以sz = sizeof(char)，但函数foo()并不会被调用

  size_t sz = sizeof( foo() );     

  printf("sizeof( foo() ) = %d\n", sz);
}

*********************************************************

C99标准规定，函数、不能确定类型的表达式以及位域（bit-field）成员不能被计算sizeof值，即下面这些写法都是错误的：

  sizeof( foo );   // error
  void foo2() { }
  sizeof( foo2() ); // error
  struct S
  {
    unsigned int f1 : 1;
    unsigned int f2 : 5;
    unsigned int f3 : 12;
  };
  sizeof( S.f1 );   // error


3. sizeof的常量性


  sizeof的计算发生在编译时刻，所以它可以被当作常量表达式使用。如：

char ary[ sizeof( int ) * 10 ];   // ok

最新的C99标准规定sizeof也可以在运行时刻进行计算。如下面的程序在Dev-C++中可以正确执行：

int n;
n = 10;     // n动态赋值
char ary[n];   // C99也支持数组的动态定义
printf("%d\n", sizeof(ary)); // ok. 输出10

但在没有完全实现C99标准的编译器中就行不通了，上面的代码在VC6中就通不过编译。所以我们最好还是认为sizeof是在编译期执行的，这样不会带来错误，让程序的可移植性强些。


4. 基本数据类型的sizeof

这里的基本数据类型指short、int、long、float、double这样的简单内置数据类型。由于它们都是和系统相关的，所以在不同的系统下取值可能不同。这务必引起我们的注意，尽量不要在这方面给自己程序的移植造成麻烦。

一般的，在32位编译环境中，sizeof(int)的取值为4。

5. string的sizeof

一个string的大小与它所指向的字符串的长度无关。对于不同的STL，String类的结构定义会有所不同,所以不同的工具，例如VC++，和.NET，结果会有所不同，在我的机器上，VC++6.0中运行结果是16，.NET2003中运行结果是28。但是对于同一个编译器，那么它的结果都是一定的.

string st1("blog.sina.com.cn");
string st2("majianan");
string st3;
string *ps = &st1;
cout << "st1:   " << sizeof(st1) << endl;
cout << "st2:   " << sizeof(st2) << endl;
cout << "st3:   " << sizeof(st3) << endl;
cout << "ps:   " << sizeof(ps) << endl;
cout << "*ps:   " << sizeof(*ps) << endl;
cout << "string:" << sizeof(string) << endl;

VC++6.0中输出结果为：
st1： 16
st2： 16
st3： 16
ps： 4
*ps： 16
string：16


6. 指针变量的sizeof

学过数据结构的你应该知道指针是一个很重要的概念，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（注意结果是以字节为单位）。可以预计，在将来的64位系统中指针变量的sizeof结果为8。

*********************************************************

char* pc = "abc";
int* pi;
string* ps;
char** ppc = &pc;
void (*pf)(); // 函数指针
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

*********************************************************

指针变量的sizeof值与指针所指的对象没有任何关系，正是由于所有的指针变量所占内存大小相等，所以MFC消息处理函数使用两个参数WPARAM、LPARAM就能传递各种复杂的消息结构（使用指向结构体的指针）。

7. 引用的sizeof

sizeof操作符应用在引用类型上的时候，返回的是包含被引用对象所需的内存长度（即被引用对象的大小）

cout << "short:\t" << sizeof(short) << endl;
cout << "short*:\t" << sizeof(short*) << endl; 
cout << "short&:\t" << sizeof(short&) << endl;
cout << "short[4]:\t" << sizeof(short[4]) << endl;
cout << "int&:\t" << sizeof(int&) << endl;

输出结果为：
short： 2
short*： 4
short&： 2
short[4]： 8
int&： 4

8. 数组的sizeof

数组的sizeof值等于数组所占用的内存字节数，如：

char a1[] = "abc";
int a2[3];
sizeof( a1 ); // 结果为4，字符 末尾还存在一个NULL终止符
sizeof( a2 ); // 结果为3*4=12（依赖于int）

一些朋友刚开始时把sizeof当作了求数组元素的个数，现在，你应该知道这是不对的。那么应该怎么求数组元素的个数呢？

Easy，通常有下面两种写法：

int c1 = sizeof( a1 ) / sizeof( char );   // 总长度/单个元素的长度
int c2 = sizeof( a1 ) / sizeof( a1[0]);   // 总长度/第一个元素的长度


写到这里，提一问，下面的c3，c4值应该是多少呢？

*********************************************************

void foo3(char a3[3])
{