sizeof相关知识

本文转自 http://www.cnblogs.com/wanghetao/archive/2012/04/04/2431760.html

今天看《程序员面试宝典》一书,看到了sizeof(string)这个问题。在Dev C++上测试的结果是4,很不明白。上网搜了一下,得到如下结果:

string strArr1[]={"Trend", "Micro", "Soft"};

int length= sizeof(strArr1); //length值为12

关于sizeof(string),今天看那本面试宝典的时候看到这个表达式,有点吃惊,书上写着sizeof(string)=4;当时很纳闷,难道分配4个字节大小的内存给string吗?查阅了相关资料得出结论:string的实现在各库中可能有所不同,但是在同一库中相同一点是,无论你的string里放多长的字符串,它的sizeof()都是固定的,字符串所占的空间是从堆中动态分配的,与sizeof()无关。  

sizeof(string)=4可能是最典型的实现之一,不过也有sizeof()为12、32字节的库实现。 但是VC6.0测试后sizeof(string)=16.还是跟编译器有关。

 下面详细介绍sizof相关知识:

1、什么是sizeof

    首先看一下sizeof在msdn上的定义:

    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.

    看到return这个字眼,是不是想到了函数?错了,sizeof不是一个函数,你见过给一个函数传参数,而不加括号的吗?sizeof可以,所以sizeof不是函数。网上有人说sizeof是一元操作符,但是我并不这么认为,因为sizeof更像一个特殊的宏,它是在编译阶段求值的。举个例子:

cout<<sizeof(int)<<endl;  // 32位机上int长度为4

cout<<sizeof(1==2)<<endl; // == 操作符返回bool类型,相当于 cout<<sizeof(bool)<<endl;

   在编译阶段已经被翻译为:

cout<<4<<endl;

cout<<1<<endl;

    这里有个陷阱,看下面的程序:

int a = 0;

cout<<sizeof(a=3)<<endl;

cout<<a<<endl;

    输出为什么是4,0而不是期望中的4,3?就在于sizeof在编译阶段处理的特性。由于sizeof不能被编译成机器码,所以sizeof作用范围内,也就是()里面的内容也不能被编译,而是被替换成类型。=操作符返回左操作数的类型,所以a=3相当于int,而代码也被替换为:

int a = 0;

cout<<4<<endl;

cout<<a<<endl;

    所以,sizeof是不可能支持链式表达式的,这也是和一元操作符不一样的地方。

    结论:不要把sizeof当成函数,也不要看作一元操作符,把他当成一个特殊的编译预处理。

2、sizeof的用法

    sizeof有两种用法:

    (1)sizeof(object)

    也就是对对象使用sizeof,也可以写成sizeof object 的形式。

    (2)sizeof(typename)

    也就是对类型使用sizeof,注意这种情况下写成sizeof typename是非法的。下面举几个例子说明一下:

int i = 2;

cout<<sizeof(i)<<endl; // sizeof(object)的用法,合理

cout<<sizeof i<<endl; // sizeof object的用法,合理

cout<<sizeof 2<<endl; // 2被解析成int类型的object, sizeof object的用法,合理

cout<<sizeof(2)<<endl; // 2被解析成int类型的object, sizeof(object)的用法,合理

cout<<sizeof(int)<<endl;// sizeof(typename)的用法,合理

cout<<sizeof int<<endl; // 错误!对于操作符,一定要加()

    可以看出,加()是永远正确的选择。

    结论:不论sizeof要对谁取值,最好都加上()。

3、数据类型的sizeof

(1)C++固有数据类型

    32位C++中的基本数据类型,也就char,short int(short),int,long int(long),float,double, long double

大小分别是:1,2,4,4,4,8, 10。

    考虑下面的代码:

cout<<sizeof(unsigned int) == sizeof(int)<<endl; // 相等,输出 1

    unsigned影响的只是最高位bit的意义,数据长度不会被改变的。

    结论:unsigned不能影响sizeof的取值。

(2)自定义数据类型

    typedef可以用来定义C++自定义类型。考虑下面的问题:

typedef short WORD;

typedef long DWORD;

cout<<(sizeof(short) == sizeof(WORD))<<endl; // 相等,输出1

cout<<(sizeof(long) == sizeof(DWORD))<<endl; // 相等,输出1

    结论:自定义类型的sizeof取值等同于它的类型原形。

(3)函数类型

    考虑下面的问题:

int f1(){return 0;};

double f2(){return 0.0;}

void f3(){}

cout<<sizeof(f1())<<endl; // f1()返回值为int,因此被认为是int

cout<<sizeof(f2())<<endl; // f2()返回值为double,因此被认为是double

cout<<sizeof(f3())<<endl; // 错误!无法对void类型使用sizeof

cout<<sizeof(f1)<<endl;   // 错误!无法对函数指针使用sizeof  

cout<<sizeof*f2<<endl;   // *f2,和f2()等价,因为可以看作object,所以括号不是必要的。被认为是double

    结论:对函数使用sizeof,在编译阶段会被函数返回值的类型取代,

4、指针问题

    考虑下面问题:

cout<<sizeof(string*)<<endl; // 4

cout<<sizeof(int*)<<endl; // 4

cout<<sizof(char****)<<endl; // 4

    可以看到,不管是什么类型的指针,大小都是4的,因为指针就是32位的物理地址。

    结论:只要是指针,大小就是4。(64位机上要变成8也不一定)。

  5、数组问题

    考虑下面问题:

char a[] = "abcdef";

int b[20] = {3, 4};

char c[2][3] = {"aa", "bb"};

cout<<sizeof(a)<<endl; // 7

cout<<sizeof(b)<<endl; // 20*4=80

cout<<sizeof(c)<<endl; // 6

    数组a的大小在定义时未指定,编译时给它分配的空间是按照初始化的值确定的,也就是7。c是多维数组,占用的空间大小是各维数的乘积,也就是6。可以看出,数组的大小就是他在编译时被分配的空间,也就是各维数的乘积*数组元素的大小。

    结论:数组的大小是各维数的乘积*数组元素的大小。

    这里有一个陷阱:

int *d = new int[10];

cout<<sizeof(d)<<endl; // 4

    d是我们常说的动态数组,但是他实质上还是一个指针,所以sizeof(d)的值是4。

    再考虑下面的问题:

double* (*a)[3][6];

cout<<sizeof(a)<<endl;   // 4

cout<<sizeof(*a)<<endl;   // 72

cout<<sizeof(**a)<<endl; // 24

cout<<sizeof(***a)<<endl; // 4

cout<<sizeof(****a)<<endl; // 8

    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,所以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。至于****a,就是一个double了,所以sizeof(****a)=sizeof(double)=8。

6、向函数传递数组的问题。

    考虑下面的问题:

#include <iostream>

using namespace std;

int Sum(int i[])

{

int sumofi = 0;

for (int j = 0; j < sizeof(i)/sizeof(int); j++) //实际上,sizeof(i) = 4

{

   sumofi += i[j];

}

return sumofi;

}

int main()

{

int allAges[6] = {21, 22, 22, 19, 34, 12};

cout<<Sum(allAges)<<endl;

system("pause");

return 0;

}

    Sum的本意是用sizeof得到数组的大小,然后求和。但是实际上,传入自函数Sum的,只是一个int 类型的指针,所以sizeof(i)=4,而不是24,所以会产生错误的结果。解决这个问题的方法使是用指针或者引用。

    使用指针的情况:

int Sum(int (*i)[6])

{

int sumofi = 0;

for (int j = 0; j < sizeof(*i)/sizeof(int); j++) //sizeof(*i) = 24

{

   sumofi += (*i)[j];

}

return sumofi;

}

int main()

{

int allAges[] = {21, 22, 22, 19, 34, 12};

cout<<Sum(&allAges)<<endl;

system("pause");

return 0;

}

    在这个Sum里,i是一个指向i[6]类型的指针,注意,这里不能用int Sum(int (*i)[])声明函数,而是必须指明要传入的数组的大小,不然sizeof(*i)无法计算。但是在这种情况下,再通过sizeof来计算数组大小已经没有意义了,因为此时大小是指定为6的。

使用引用的情况和指针相似:

int Sum(int (&i)[6])

{

int sumofi = 0;

for (int j = 0; j < sizeof(i)/sizeof(int); j++)

{

   sumofi += i[j];

}

return sumofi;

}

int main()

{

int allAges[] = {21, 22, 22, 19, 34, 12};

cout<<Sum(allAges)<<endl;

system("pause");

return 0;

}

    这种情况下sizeof的计算同样无意义,所以用数组做参数,而且需要遍历的时候,函数应该有一个参数来说明数组的大小,而数组的大小在数组定义的作用域内通过sizeof求值。因此上面的函数正确形式应该是:

#include <iostream>

using namespace std;

int Sum(int *i, unsigned int n)

{

int sumofi = 0;

for (int j = 0; j < n; j++)

{

   sumofi += i[j];

}

return sumofi;

}

int main()

{

int allAges[] = {21, 22, 22, 19, 34, 12};

cout<<Sum(i, sizeof(allAges)/sizeof(int))<<endl;

system("pause");

return 0;

}

7、字符串的sizeof和strlen

    考虑下面的问题:

char a[] = "abcdef";

char b[20] = "abcdef";

string s = "abcdef";

cout<<strlen(a)<<endl;   // 6,字符串长度

cout<<sizeof(a)<<endl;   // 7,字符串容量

cout<<strlen(b)<<endl;   // 6,字符串长度

cout<<sizeof(b)<<endl;   // 20,字符串容量

cout<<sizeof(s)<<endl;   // 12, 这里不代表字符串的长度,而是string类的大小

cout<<strlen(s)<<endl;   // 错误!s不是一个字符指针。

a[1] = '\0';

cout<<strlen(a)<<endl;   // 1

cout<<sizeof(a)<<endl;   // 7,sizeof是恒定的

    strlen是寻找从指定地址开始,到出现的第一个0之间的字符个数,他是在运行阶段执行的,而sizeof是得到数据的大小,在这里是得到字符串的容量。所以对同一个对象而言,sizeof的值是恒定的。string是C++类型的字符串,他是一个类,所以sizeof(s)表示的并不是字符串的长度,而是类string的大小。strlen(s)根本就是错误的,因为strlen的参数是一个字符指针,如果想用strlen得到s字符串的长度,应该使用sizeof(s.c_str()),因为string的成员函数c_str()返回的是字符串的首地址。实际上,string类提供了自己的成员函数来得到字符串的容量和长度,分别是Capacity()和Length()。string封装了常用了字符串操作,所以在C++开发过程中,最好使用string代替C类型的字符串。

 

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