sizeof详解 -- C++

一、sizeof概念

sizeof()是一个操作符（operator），不是函数。

它的功能是返回一个对象或者类型名的长度，类型为size_t，单位为字节。

size_t是一个依赖编译器的值，定义在头文件stddef.h，一般定义为 typedef unsigned int size_t;

二、sizeof有三种语法：

（1）sizeof(object);//sizeof(对象)；

（2）sizeof(type_name);//sizeof(类型);

（3）sizeof object;//sizeof 对象。

三、sizeof与strlen()比较

sizeof是操作符，strlen()是函数。

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。

而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，包含'\0'所占空间。

eg1:

char  str1[] = “Hello”;

sizeof (str1 ) = 6    (自动加了'\0')  

strlen (str1 ) = 5    (字符串的长度)  

 

char  str2[5] = {'H','e','l','l','o'};

sizeof (str2 ) = 5    (字符数组的大小)

strlen (str2)  = 未知 (该字符串缺少结束符'\0')

char  str3[6] = {'H','e','l','l','o','\0'};

sizeof (str3)  = 6    (字符数组的大小)

strlen (str3)  = 5    (该字符串的长度为5)

  sizeof:计算字符数组大小（包括’\0’）

 strlen:计算长度，到’\0’为止

eg2:

char arr[10] = "Hello"; 

strlen(arr) = 5; //有效字符串长度为5.

sizeof(arr) = 10;//数组长度为10。

 

四、基本数据类型的sizeof

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。一般的，在32位编译环境中:

sizeof(char) = 1;

sizeof(int) = 4;

sizeof(long) = 4;

sizeof(float) = 4;

sizeof(double) = 8.

五、指针类型的sizeof

指针用于存放地址，它等于计算机内部地址总线的宽度，所以32位计算机中，一个指针变量的返回值是4字节(与指针变量的类型无关)。可以预计，在64位系统中指针变量的sizeof等于8。

sizeof(p) = 4;

六、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，字符串末尾还存在一个NULL终止符 

sizeof( a2 ); // 结果为3*4=12（3*sizeof(int)） 

数组元素个数的求法：

sizeof(a1)/sizeof(*a1);

当数组作为函数参数时将从数组类型蜕变为指针类型：

void Function1( char p[],int num ){ 

 sizeof (p) = 4 ;//(数组在作为函数参数时均化为指针,p此时为char*类型)

 }

七、联合体的sizeof

联合体在内存结构上是重叠式的，各成员共享一段内存，所以整个联合体的sizeof就是最大成员的sizeof值。

union U{
    int i;
    char c;
     double  d;
};//sizeof(U) = sizeof(double) = 8.

八、结构体的sizeof

结构体空间大小的计算遵循的原则是字节对齐。

类或者结构体的sizeof大小必须是类中最大数据类型的整数倍。

CPU访问对齐的数据的效率是最高的，因此通常编译浪费一些空间来使得我们的数据是对齐的。

总体上遵循两个原则：

1)整体空间是占用空间最大的成员（的类型）所占字节数的整倍数

   2)数据对齐原则----内存按结构成员的先后顺序排列，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。举例如下：

struct s1{
char a;

short b;
int c;
char d; 
};//sizeof(s1) = 12;

struct s2{
char a;
char b;
int c;
short d;
};//sizeof(s2)= 12.

s1中char占1个字节，short占2个字节，int占4个字节，因此结构体的自身对齐字节大小为4字节。于是a和b要组成4字节，以便与c的4字节对齐。其存储方式具体如下图：

其中空白方格无数据，是浪费的内存空间，共占用8字节内存。

s2的存储结构如下：

 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：

struct s1{

char a[9];

};//sizeof(s1) = 9;

struct s2{

double d;

};//sizeof(s2) = 8;

struct s3{

s1 s;

char a;

};//sizeof(s3) = 10;

struct s4{

s2 s;

char a; 

};//sizeof(s4) = 16

  s1的对齐方式是1(char)，s2是8（double），所以在s3和s4中才有这样的差异。

还有一个影响sizeof的重要参量--编译器的pack指令。它是用来调整结构体对齐方式的，不同编译器名称和用法略有不同，VC6中通过#pragma pack实现，也可以直接修改/Zp编译开关。#pragma pack的基本用法为：#pragma pack( n )，n为字节对齐数，其取值为1、2、4、8、16，默认是8，如果这个值比结构体成员的sizeof值小，那么该成员的偏移量应该以此值为准，即是说，结构体成员的偏移量应该取二者的最小值，公式如下：

offsetof( item ) = min( n, sizeof( item ) )

eg:

#pragma pack(1)// 必须在结构体定义之前使用

struct s4{

char c;

int i;

};sizeof(s4) = 5;

#pragma pack(1)，对齐值变为1，所以sizeof = 5。此时内存紧凑，不会出现内存浪费，但效率降低了。效率之所以降低，是因为：如果存在更大字节数的变量时（比1大），比如int类型，需要进行多次读周期才能将一个int数据拼凑起来。

九、类的sizeof（类似于结构体的sizeof）

1）多重继承

class A{};

class B{};

class C : public A, public B{};

class D : virtual public A{};

class E : virtual public A, virtual public B{};

sizeof(A) = 1，sizeof(B) = 1(空类大小为1,编译器安插一个char给空类，用来标记它的每一个对象)

sizeof ( C ) = 1      (继承或多重继承后空类大小还是1)

sizeof(D) = 4 (虚继承时编译器为该类安插一个指向父类的指针，指针大小为4）

sizeof(E) = 8  (指向父类A的指针与父类B的指针，加起来大小为8）

2）函数与虚函数

编译器为每个有虚函数的类都建立一个虚函数表（其大小不计算在类中）,并为这个类安插一个指向虚函数表的指针，即每个有虚函数的类其大小至少为一个指针的大小4

class A {

public:

   int a;

   void Function();

};

class B {

public:

   int a;

   virtual void Function();

};

class C : public B{

public:

   char b;

};

class D : public B{

public:

   virtual void Function2();

     /*

     Int a;  继承来的

     Vptr *p; 虚函数指针

*/

};

class E{

public:

   static void Function();

};

class F{

static int a;

}

sizeof (A) = 4   (内含一个int,普通函数不占大小)

sizeof (B) = 8   (一个int ,一个虚函数表指针)

sizeof (C) =12   (一个int ,一个虚函数表指针，一个char ,再加上数据对齐)

sizeof (D) = 8   (一个int ,一个虚函数表指针,多个虚函数是放在一个表里的，所以虚函数表指针只要一个就行了)

sizeof (E) = 1   (static 函数不占大小,空类大小为1)

sizeof(F) = 1    (static数据成员不属于class所有)

    static成员变量是存储在静态区当中的，它是一个共享的量，因此，在为这个类创建一个实例对象的时候，是无需再为static成员变量分配空间的，所以，这个类的实例对象所需要分配的空间是要排除static成员变量的，于是，当sizeof计算类的大小的时候会忽略static成员变量的大小。

3）父类的私有数据

虽然在子类中不可用，但是是可见的，因此私有的数据还是要占子类的大小

class A{

private:

   int a;

};

class B:public A{};

sizof(B) = 4;    (内含一个不可用的父类的int）

十、含有位域结构体的sizeof

    有些信息在存储时，并不需要占用一个完整的字节，而只需占几个或一个二进制位。例如在存放一个开关量时，只有0和1两种状态，用一位二进位即可。为了节省存储空间，并使处理简便，C语言又提供了一种数据结构，称为“位域”或“位段”。所谓“位域”是把一个字节中的二进位划分为几 个不同的区域， 并说明每个区域的位数。每个域有一个域名，允许在程序中按域名进行操作。这样就可以把几个不同的对象用一个字节的二进制位域来表示。

        位域的使用和结构成员的使用相同，其一般形式为： 位域变量名 位域名：位域允许用各种格式输出。

　　例如： 
struct bs
{
　int a:8;
　int b:2;
　int c:6;
}; 

　　位域变量的说明与结构变量说明的方式相同。 可采用先定义后说明，同时定义说明或者直接说明这三种方式。例如： 

struct bs
{
　int a:8;
　int b:2;
　int c:6;
}data; 

　　说明data为bs变量，共占两个字节。其中位域a占8位，位域b占2位，位域c占6位。对于位域的定义尚有以下几点说明：
　　1. 一个位域必须存储在同一个字节中，不能跨两个字节。如一个字节所剩空间不够存放另一位域时，应从下一单元起存放该位域。也可以有意使某位域从下一单元开始。例如： 
struct bs
{
　unsigned a:4
　unsigned :0 /*空域*/
　unsigned b:4 /*从下一单元开始存放*/
　unsigned c:4
} 
　  在这个位域定义中，a占第一字节的4位，后4位填0表示不使用，b从第二字节开始，占用4位，c占用4位。
　　2. 由于位域不允许跨两个字节，因此位域的长度不能大于一个字节的长度，也就是说不能超过8位二进位。
　　3. 位域可以无位域名，这时它只用来作填充或调整位置。无名的位域是不能使用的。例如： 
struct k
{
　int a:1
　int :2 /*该2位不能使用*/
　int b:3
　int c:2
}; 
　　从以上分析可以看出，位域在本质上就是一种结构类型， 不过其成员是按二进位分配的。

参考文章：

http://blog.csdn.net/freefalcon/article/details/54839

http://blog.chinaunix.net/uid-26868581-id-3328170.html

http://blog.sina.com.cn/s/blog_715de2f50100pgs3.html

http://blog.chinaunix.net/uid-20726927-id-2455478.html