对几组sizeof信息的分析

对于很多C ++新手而言，对象或变量的 sizeof信息总是让人捉摸不透，以下程序列举了几组典型的 sizeof信息，希望能解答大家在使用 sizeof时的疑问。
在列举这几个例子前需要说明以下几点：
1、在Win32平台上，指针长度都是 4字节， char *、 int *、 double *如此，vbptr ( virtual base table pointer )、vfptr ( virtual function table pointer )也是如此；
2、对于结构体 (或类 )，编译器会自动进行成员变量的对齐，以提高运算效率。自然对齐 (natural alignment )也称默认对齐方式是按结构体的成员中size最大的成员对齐的，强制指定大于自然对齐大小的对齐方式是不起作用的 (Specifying a packing level larger than the natural alignment of a type does  not change the type alignment .)。
3、不推荐强制对齐，大量使用强制对齐会严重影响处理器的处理效率。

范例 1： (一个简单的C语言的例子 )
void f ( int arr [])
{
    cout  <<  "sizeof(arr) = "  <<  sizeof (arr ) << endl ;  //当被作为参数进行传递时，数组失去了其大小信息
}

void  main ()
{
    char szBuf [] =  "abc" ;
    cout  <<  "sizeof(szBuf) = "  <<  sizeof (szBuf ) << endl ;  //输出数组占用空间大小

    char * pszBuf  = szBuf ;
    cout  <<  "sizeof(pszBuf) = "  <<  sizeof (pszBuf ) << endl ;  //输出的是指针的大小

    int iarr [ 3 ]; iarr ;
    cout  <<  "sizeof(iarr) = "  <<  sizeof (iarr ) << endl ;  //输出数组占用空间大小
    f (iarr );

    int * piarr  = iarr ;
    cout  <<  "sizeof(piarr) = "  <<  sizeof (piarr ) << endl ;  //输出指针的大小
}

范例 2： (一个涉及alignment的例子 )
struct DATA1
{
    char    c1 ;  //偏移量0，累积size = 1
    char    c2 ;  //偏移量1，累积size = 1 + 1 = 2
    short    si ;  //偏移量2，累积size = 2 + 2
};

struct DATA2
{
    char    c1 ;  //偏移量0，累积size = 1
    short    si ;  //偏移量1 + (1)，累积size = 1 + (1) + 2 = 4
    char    c2 ;  //偏移量4，累积size = 4 + 1 = 5，但按最大长度sizeof(short) = 2对齐，故最后取6
};

struct DATA3
{
    char    c1 ;  //偏移量0，累积size = 1
    double    d ;  //偏移量1 + (7)，累积size = 1 + (7) + 8 = 16
    char    c2 ;  //偏移量16，累积size = 16 + 1 = 17，但按最大长度sizeof(double) = 8对齐，故最后取24
};

#pragma pack(push,1) //强制1字节对齐
struct DATA4
{
    char    c1 ;  //偏移量0，累积size = 1
    double    d ;  //偏移量1，累积size = 1 + 8 = 9
    char    c2 ;  //偏移量9，累积size = 9 + 1 = 10
};
#pragma pack(pop) //恢复默认对齐方式

struct DATA5
{
    char    c1 ;
    double    d ;
    char    c2 ;
};

void  main ()
{
    cout  <<  "sizeof(DATA1) = "  <<  sizeof (DATA1 ) << endl ;
    cout  <<  "sizeof(DATA2) = "  <<  sizeof (DATA2 ) << endl ;
    cout  <<  "sizeof(DATA3) = "  <<  sizeof (DATA3 ) << endl ;
    cout  <<  "sizeof(DATA4) = "  <<  sizeof (DATA4 ) << endl ;
    cout  <<  "sizeof(DATA5) = "  <<  sizeof (DATA5 ) << endl ;
}

范例 3： (C ++语言特征对 sizeof的影响 )
class CA
{
};

class CB  :  public CA
{
public :
    void func () {}
};

class CC  :  virtual public CA
{
};

class CD
{
    int k ;  //私有成员
public :
    CD () {k  = - 1 ;}
    void printk () { cout  <<  "k = "  << k  << endl ; }
};

class CE  :  public CD
{
};

class CF
{
    virtual  void func () {}
};

void  main ()
{
    cout  <<  "sizeof(CA) = "  <<  sizeof (CA ) << endl ;  //为了区分不包含任何成员的类的不同的元素，编译器会自动为类添加一个匿名元素
    cout  <<  "sizeof(CB) = "  <<  sizeof (CB ) << endl ;  //与上面类似，编译器也为CB添加了一个匿名元素
    cout  <<  "sizeof(CC) = "  <<  sizeof (CC ) << endl ;  //虚拟继承中vbptr（virtual base table pointer）占用4个字节

    cout  <<  "sizeof(CD) = "  <<  sizeof (CD ) << endl ;
    cout  <<  "sizeof(CE) = "  <<  sizeof (CE ) << endl ;  //访问权限控制是在编译期间由编译器控制的，所以虽然不能访问CD类的成员k，这里仍然占用了sizeof(int)大小的空间
    //下面的代码进一步说明上述观点，由于在复杂的类层次结构中，当涉及到虚函数或者虚拟继承等时，有些信息是运行期动态生成的，故请勿效仿以下方法对对象进行修改
    CE e ;
    e .printk ();
    memset (&e ,  0 ,  sizeof (CE ));
    e .printk ();  //从这里可以看出，上面的memset操作修改了CD类的私有成员k

    cout  <<  "sizeof(CF) = "  <<  sizeof (CF ) << endl ;  //虚函数表指针占用4个字节
}