浅析C语言中的sizeof

2020-01-26 16:00:08

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供稿：网友

这是一个依赖于编译系统的值，一
般定义为typedef unsigned int size_t;编译器林林总总，但作为一个规范，都会保证char、signed
char和unsigned char的sizeof值为1，毕竟char是编程能用的最小数据类型。
MSDN上的解释为：
The sizeof keyword gives the amount of storage, in bytes, associated with avariable or a
type (including aggregate types). This keyword returns a value of type
size_t.

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;
所以一下三种sizeof的使用都是对的

复制代码代码如下:

#include <stdio.h>
main()
{
int b;
printf("%d/n",sizeof b);
printf("%d/n",sizeof(b));
printf("%d/n",sizeof(int));
}

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. 指针变量的sizeof
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。
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）。

6. 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）
sizeof当作了求数组元素的个数是不对的，求数组元素的个数有下面两种写法：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.注意数组名做函数参数传递
时退化为指针。

7. 结构体的sizeof
struct S1
{
char c;
int i;
};
sizeof的结果等于对象或者类型所占的内存字节数，好吧，那就让我们来看看S1的内存分配情况：S1 s1
= { 'a', 0xFFFFFFFF };s1的地址为0x0012FF78，其数据内容如下：

0012FF78: 61 CC CC CC FF FF FF FF中间夹杂了3个字节的CC看看MSDN上的说明：When applied to a
structure type or variable, sizeof returns the actual size, which may
include padding bytes inserted for alignment.

这就是字节对齐！为什么需要字节对齐计算机组成原理教导我们这样有助于加快计算机的取数速度，否则
就得多花指令周期了。为此，编译器默认会对结构体进行处理（实际上其它地方的数
据变量也是如此），让宽度为2的基本数据类型（short等）都位于能被2整除的地址上，让宽度为4的基本
数据类型（int等）都位于能被4整除的地址上，以此类推。这样，两个数中间就可能
需要加入填充字节，所以整个结构体的sizeof值就增长了。

1.sizeof是运算符，跟加减乘除的性质其实是一样的，在编译的时候进行执行，而不是在运行时才执行。
那么如果编程中验证这一点呢？

复制代码代码如下:

<SPAN style="FONT-SIZE: 18px">#include<iostream></SPAN><SPAN style="FONT-SIZE: 14px">

using namespace std;

int main()
{
    int i=1;
    cout<<i<<endl;
    sizeof(++i);
    cout<<i<<endl;
    return 1;
}</SPAN>

输入结果为 1
1
sizeof中的++i 的副作用并没有显示出来，原因只可能有一个，在编译的时候sizeof执行以后将++i 处理了，++i 的副作用因此被消除了。如果sizeof 是在运行时进行的话，则肯定要注意++i 。实际上sizeof的实现应该是用宏来做的，宏在编译时进行执行。具体实现可以参考下面。
2.sizeof('a')在C语言中的结果是4，在C++中结果是1，看过某篇文章说C中sizeof侧重于“数”，而C++中sizeof更侧重于“字符”。

3.文章中讲了两个用宏实现sizeof的经典应用

复制代码代码如下:

//适用于非数组
#define _sizeof(T) ((size_t)((T*)0 + 1))
//适用于数组
#define array_sizeof(T) ((size_t)(&T+1)-(size_t)(&T))

先举两个小例子说明两个宏的应用，对于第一个如 _sizeof(int); 的结果就是4；对于第二个先声明一个大小为4的数组int a[4];那么array_sizeof(a)结果为16.

对于非数组的宏定义，先是将0转换为T*类型的指针所指向的地址（此时地址为0）。然后对T类型的地址加1，相当于加上了T类型的大小（即得到了非数组T的大小）。前面的size_t只是将地址转化为int型的整数返回。
一个简单的例子：int* p; p=p+1; --------p是一个int*类型的指针， p+1在地址空间上相当于加上了4个字节。

对于数组的宏定义，类似于非数组的宏定义，为了方便理解，这里可以把数组T看成一个用户自定义的类型，&T表示数组类型的指针，对于数组类型指针加1相当于在地址上加上了该数组大小。由于是用户自定义的类型所以不能强制将0转化为数组类型的地址，只能用加1后的地址减去之前的地址，得到的差值就是数组本身所占的字节大小。

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