深入sizeof的使用详解

2020-01-26 16:07:47

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供稿：网友

    经常在C下编程，不了解精通sizeof就有点说不过去了，本文可没有sizeof与strlen的区别哦，尽管这个对比很经典，不过，将就点吧。

一、sizeof的概念
　　sizeof是C语言的一种单目操作符，如C语言的其他操作符++、--等。它并不是函数。sizeof操作符以字节形式给出了其操作数的存储大小。
    操作数可以是一个表达式或括在括号内的类型名。操作数的存储大小由操作数的类型决定。　

二、sizeof的使用方法
1、用于数据类型　
　　sizeof使用形式：sizeof（type）　
　　数据类型必须用括号括住。如sizeof（int），还有sizeof int ,或sizeof(variable)三种方式。　

2、用于变量　
　　sizeof使用形式：sizeof（var_name）或sizeof　var_name　
　　变量名可以不用括号括住。如sizeof　(var_name)，sizeof　var_name等都是正确形式。带括号的用法更普遍，大多数程序员采用这种形式。　
　　注意：sizeof操作符不能用于函数类型，不完全类型或位字段。不完全类型指具有未知存储大小的数据类型，如未知存储大小的数组类型、未知内容的结构或联合类型、void类型等。　
　　如sizeof(max)若此时变量max定义为int　max(),sizeof(char_v)　若此时char_v定义为char　char_v　[MAX]且MAX未知，sizeof(void)都不是正确形式。　

三、sizeof的结果
　　sizeof操作符的结果类型是size_t，它在头文件中typedef为unsigned　int类型。该类型保证能容纳实现所建立的最大对象的字节大小。　
　　1、若操作数具有类型char、unsigned　char或signed　char，其结果等于1。　
　　ANSI　C正式规定字符类型为1字节。　
　　2、int、unsigned　int　、short　int、unsigned　short　、long　int　、unsigned　long　、float、double、long　double类型的sizeof
     　在ANSI　C中没有具体规定，大小依赖于实现，一般可能分别为2、2、2、2、4、4、4、8、10。　
　　3、当操作数是指针时，sizeof依赖于编译器。例如Microsoft　C/C++7.0中，near类指针字节数为2，far、huge类指针字节数为4。一般Unix的指针字节数为4。　
　　4、当操作数具有数组类型时，其结果是数组的总字节数。　
　　5、联合类型操作数的sizeof是其最大字节成员的字节数。结构类型操作数的sizeof是这种类型对象的总字节数，包括任何垫补在内。　
　　让我们看如下结构：　
          struct　A{
                      char　b;　
                      double　x;
                   }　a;　
　　在某些机器上sizeof（a）=12，而一般sizeof（char）+　sizeof（double）=9。　
　　这是因为编译器在考虑对齐问题时，在结构中插入空位以控制各成员对象的地址对齐。如double类型的结构成员x要放在被4整除的地址。　
　　6、如果操作数是函数中的数组形参或函数类型的形参，sizeof给出其指针的大小。　

四、sizeof与其他操作符的关系
　　sizeof的优先级(各操作符的优先级可参考C语言运算符优先级列表(超详细)：)为2级，比/、%等3级运算符优先级高。它可以与其他操作符一起组成表达式。如i*sizeof（int）；其中i为int类型变量。　

五、sizeof的主要用途
　　1、sizeof操作符的一个主要用途是与存储分配和I/O系统那样的例程进行通信。例如：　
　　   void　*malloc（size_t　size）,　
　   　size_t　fread(void　*ptr, size_t　size, size_t　nmemb,FILE　*　stream)。　
　　2、sizeof的另一个的主要用途是计算数组中元素的个数。例如：　
　　   void　*　memset（void　*s,int　c,sizeof(s)）。　

六、建议
　　由于操作数的字节数在实现时可能出现变化，建议在涉及到操作数字节大小时用sizeof来代替常量计算。
　　本文主要包括二个部分，第一部分重点介绍在VC中，怎么样采用sizeof来求结构的大小，以及容易出现的问题，并给出解决问题的方法，
    第二部分总结出VC中sizeof的主要用法。
    1、 sizeof应用在结构上的情况
　　请看下面的结构：
       struct MyStruct
       {
             double dda1;
             char dda;
             int type
       };
　　对结构MyStruct采用sizeof会出现什么结果呢？sizeof(MyStruct)为多少呢？也许你会这样求：
       sizeof(MyStruct)=sizeof(double)+sizeof(char)+sizeof(int)=13
　　但是当在VC中测试上面结构的大小时，你会发现sizeof(MyStruct)为16。你知道为什么在VC中会得出这样一个结果吗？
　　其实，这是VC对变量存储的一个特殊处理。为了提高CPU的存储速度，VC对一些变量的起始地址做了“对齐”处理。在默认情况下，VC规定各成员变量存放的起始地址相对于结构的起始地址的偏移量必须为该变量的类型所占用的字节数的倍数。下面列出常用类型的对齐方式(vc6.0,32位系统)。
　　各成员变量在存放的时候根据在结构中出现的顺序依次申请空间，同时按照上面的对齐方式调整位置，空缺的字节VC会自动填充。同时VC为了确保结构的大小为结构的字节边界数（即该结构中占用最大空间的类型所占用的字节数）的倍数，所以在为最后一个成员变量申请空间后，还会根据需要自动填充空缺的字节。
　　下面用前面的例子来说明VC到底怎么样来存放结构的。
       struct MyStruct
       {
             double dda1;
             char dda;
             int type
       }；
       sizeof(MyStruct)=8+1+3+4=16，
    其中有3个字节是VC自动填充的，没有放任何有意义的东西。
附：更改C编译器的缺省字节对齐方式
    在缺省情况下，C编译器为每一个变量或是数据单元按其自然对界条件分配空间。一般地，可以通过下面的方法来改变缺省的对界条件：
・使用伪指令#pragma pack (n)，C编译器将按照n个字节对齐。
・使用伪指令#pragma pack ()，取消自定义字节对齐方式，恢复缺省对齐。
    另外，还有如下的一种方式：
・ __attribute((aligned (n)))，让所作用的结构成员对齐在n字节自然边界上。如果结构中有成员的长度大于n，则按照最大成员的长度来对齐。
・ __attribute__ ((packed))，取消结构在编译过程中的优化对齐，按照实际占用字节数进行对齐。

七、sizeof用法总结
　　在VC中，sizeof有着许多的用法，而且很容易引起一些错误。下面根据sizeof后面的参数对sizeof的用法做个总结。
　　A．参数为数据类型或者为一般变量。例如sizeof(int),sizeof(long)等等。这种情况要注意的是不同系统系统或者不同编译器得到的结果可能是不同的。例如int类型在16位系统中占2个字节，在32位系统中占4个字节。
　　B．参数为数组或指针。下面举例说明.
           int a[50];              //sizeof(a)=4*50=200; 求数组所占的空间大小
           int *a=new int[50];     // sizeof(a)=4; a为一个指针，sizeof(a)是求指针的大小,在32位系统中，当然是占4个字节。
　　C．参数为结构或类。sizeof应用在类和结构的处理情况是相同的。但有两点需要注:
             第一、结构或者类中的静态成员不对结构或者类的大小产生影响，因为静态变量的存储位置与结构或者类的实例地址无关。
             第二、没有成员变量的结构或类的大小为1，因为必须保证结构或类的每一个实例在内存中都有唯一的地址。
　　下面举例说明：
       Class Test{int a;static double c};     //sizeof(Test)=4.
       Test *s;                               //sizeof(s)=4,s为一个指针。
       Class test1{ };                        //sizeof(test1)=1;
　　D．参数为其他。下面举例说明。
       int func(char s[5]);
       {
              cout << s ; //函数的参数在传递的时候系统处理为一个指针，所以sizeof(s)实际上为求指针的大小。
              return 1;
       }
       sizeof(func( "1234" ))=4;    //因为func的返回类型为int，所以相当于求sizeof(int).

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