1. 定义
sizeof是一个操作符(operator)。
其作用是返回一个对象或类型所占的内存字节数。
2. 语法
sizeof有三种语法形式:
1) sizeof (object); //sizeof (对象)
2) sizeof object; //sizeof 对象
3) sizeof (type_name); //sizeof (类型)
对象可以是各种类型的变量,以及表达式(一般sizeof不会对表达式进行计算)。
sizeof对对象求内存大小,最终都是转换为对对象的数据类型进行求值。
sizeof (表达式); //值为表达式的最终结果的数据类型的大小
举例:
int i;
sizeof(int); //值为4
sizeof(i); //值为4,等价于sizeof(int)
sizeof i; //值为4
sizeof(2); //值为4,等价于sizeof(int),因为2的类型为int
sizeof(2 + 3.14); //值为8,等价于sizeof(double),因为此表达式的结果的类型为double
char ary[sizeof(int) * 10]; //OK,编译无误
1. 基本数据类型的sizeof
这里的基本数据类型是指short、int、long、float、double这样的简单内置数据类型。
由于它们的内存大小是和系统相关的,所以在不同的系统下取值可能不同。
2. 结构体的sizeof
结构体的sizeof涉及到字节对齐问题。
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,依次类推。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。
字节对齐的细节和编译器的实现相关,但一般而言,满足三个准则:
1) 结构体变量的首地址能够被其最宽基本类型成员的大小所整除。
2) 结构体的每个成员相对于结构体首地址的偏移量(offset)都是成员大小的整数倍,如有需要,编译器会在成员之间加上填充字节(internal adding)。
3) 结构体的总大小为结构体最宽基本类型成员大小的整数倍,如有需要,编译器会在最末一个成员后加上填充字节(trailing padding)。
注意:空结构体(不含数据成员)的sizeof值为1。试想一个“不占空间“的变量如何被取地址、两个不同的“空结构体”变量又如何得以区分呢,于是,“空结构体”变量也得被存储,这样编译器也就只能为其分配一个字节的空间用于占位了。
例子:
struct S1
{
char a;
int b;
};
sizeof(S1); //值为8,字节对齐,在char之后会填充3个字节。
struct S2
{
int b;
char a;
};
sizeof(S2); //值为8,字节对齐,在char之后会填充3个字节。
struct S3
{
};
sizeof(S3); //值为1,空结构体也占内存
3. 联合体的sizeof
结构体在内存组织上市顺序式的,联合体则是重叠式,各成员共享一段内存;所以整个联合体的sizeof也就是每个成员sizeof的最大值。
例子:
union u
{
int a;
float b;
double c;
char d;
};
sizeof(u); //值为8
4. 数组的sizeof
数组的sizeof值等于数组所占用的内存字节数。
注意:1)当字符数组表示字符串时,其sizeof值将’/0’计算进去。
2)当数组为形参时,其sizeof值相当于指针的sizeof值。
例子1:
char a[10];
char n[] = "abc";
cout<<"char a[10] "<<sizeof(a)<<endl;//数组,值为10
cout<<"char n[] = /"abc/" "<<sizeof(n)<<endl;//字符串数组,将'/0'计算进去,值为
例子2:
void func(char a[3])
{
int c = sizeof(a); //c = 4,因为这里a不在是数组类型,而是指针,相当于char *a。
}
void funcN(char b[])
{
int cN = sizeof(b); //cN = 4,理由同上。
}
5. 指针的sizeof
指针是用来记录另一个对象的地址,所以指针的内存大小当然就等于计算机内部地址总线的宽度。
在32位计算机中,一个指针变量的返回值必定是4。
指针变量的sizeof值与指针所指的对象没有任何关系。
例子:
char *b = "helloworld";
char *c[10];
double *d;
int **e;
void (*pf)();
cout<<"char *b = /"helloworld/" "<<sizeof(b)<<endl;//指针指向字符串,值为4
cout<<"char *b "<<sizeof(*b)<<endl; //指针指向字符,值为1
cout<<"double *d "<<sizeof(d)<<endl;//指针,值为4
cout<<"double *d "<<sizeof(*d)<<endl;//指针指向浮点数,值为8
cout<<"int **e "<<sizeof(e)<<endl;//指针指向指针,值为4
cout<<"char *c[10] "<<sizeof(c)<<endl;//指针数组,值为40
cout<<"void (*pf)(); "<<sizeof(pf)<<endl;//函数指针,值为4
6. 函数的sizeof
sizeof也可对一个函数调用求值,其结果是函数返回值类型的大小,函数并不会被调用。
对函数求值的形式:sizeof(函数名(实参表))
注意:1)不可以对返回值类型为空的函数求值。
2)不可以对函数名求值。
3)对有参数的函数,在用sizeof时,须写上实参表。
例子:
#include <iostream>
using namespace std;
float FuncP(int a, float b)
{
return a + b;
}
int FuncNP()
{
return 3;
}
void Func()
{
}
int main()
{
cout<<sizeof(FuncP(3, 0.4))<<endl; //OK,值为4,sizeof(FuncP(3,0.4))相当于sizeof(float)
cout<<sizeof(FuncNP())<<endl; //OK,值为4,sizeof(FuncNP())相当于sizeof(int)
/*cout<<sizeof(Func())<<endl; //error,sizeof不能对返回值为空类型的函数求值*/
/*cout<<sizeof(FuncNP)<<endl; //error,sizeof不能对函数名求值*/
return 0;
}
sizeof一个空类
class A { };
cout<<sizeof(A)<<endl;//1
注:class A是一个空类型,它的实例不包含任何信息,本来求sizeof应该是0。
但当我们声明该类型的实例的时候,它必须在内存中占有一定的空间,否则无法使用这些实例。
至于占用多少内存,由编译器决定。Visual Studio 2008中每个空类型的实例占用一个byte的空间。
sizeof一个带有构造和析构函数的类
class B
{
public:
B() {}
~B() {}
};
cout<<szieof(B)<<endl;//1
注:class B在class A的基础上添加了构造函数和析构函数。
由于构造函数和析构函数的调用与类型的实例无关(调用它们只需要知道函数地址即可),在它的实例中不需要增加任何信息。
(B)和sizeof(A)一样,在Visual Studio 2008中都是1。
sizeof一个带有虚函数的类
class C
{
public:
C() {}
virtual ~C() {}
};
cout<<sizeof(C)<<endl;//4
注:class C在class B的基础上把析构函数标注为虚拟函数。C++的编译器一旦发现一个类型中有虚拟函数,
就会为该类型生成虚函数表,并在该类型的每一个实例中添加一个指向虚函数表的指针。
在32位的机器上,一个指针占4个字节的空间,因此sizeof(C)是4。
C++标准规定类的大小不为0,空类的大小为1,当类不包含虚函数和非静态数据成员时,其对象大小也为1。
如果在类中声明了虚函数(不管是1个还是多个),那么在实例化对象时,编译器会自动在对象里安插一个指针指向虚函数表VTable,
在32位机器上,一个对象会增加4个字节来存储此指针,它是实现面向对象中多态的关键。而虚函数本身和其他成员函数一样,是不占用对象的空间的。
sizeof一个带有成员变量的类
class D {
char ch;
void func() { }
};
class E {
char ch1; //占用1字节
char ch2; //占用1字节
virtual void func() { }
};
class F {
int in;
virtual void func() { }
};
cout << "D的大小"<< sizeof(D) << endl;//1
cout << "E的大小" << sizeof(E) << endl;//8
cout << "F的大小" << sizeof(E) << endl;//8
注:类和结构体一样,需要考虑数据对齐和补齐规则