深入sizeof的使用詳解

2020-01-26 16:07:47

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供稿：網友

    經常在C下編程，不了解精通sizeof就有點說不過去了，本文可沒有sizeof與strlen的區別哦，盡管這個對比很經典，不過，將就點吧。

一、sizeof的概念
　　sizeof是C語言的一種單目操作符，如C語言的其他操作符++、--等。它并不是函數。sizeof操作符以字節形式給出了其操作數的存儲大小。
    操作數可以是一個表達式或括在括號內的類型名。操作數的存儲大小由操作數的類型決定。　

二、sizeof的使用方法
1、用于數據類型　
　　sizeof使用形式：sizeof（type）　
　　數據類型必須用括號括住。如sizeof（int），還有sizeof int ,或sizeof(variable)三種方式。　

2、用于變量　
　　sizeof使用形式：sizeof（var_name）或sizeof　var_name　
　　變量名可以不用括號括住。如sizeof　(var_name)，sizeof　var_name等都是正確形式。帶括號的用法更普遍，大多數程序員采用這種形式。　
　　注意：sizeof操作符不能用于函數類型，不完全類型或位字段。不完全類型指具有未知存儲大小的數據類型，如未知存儲大小的數組類型、未知內容的結構或聯合類型、void類型等。　
　　如sizeof(max)若此時變量max定義為int　max(),sizeof(char_v)　若此時char_v定義為char　char_v　[MAX]且MAX未知，sizeof(void)都不是正確形式。　

三、sizeof的結果
　　sizeof操作符的結果類型是size_t，它在頭文件中typedef為unsigned　int類型。該類型保證能容納實現所建立的最大對象的字節大小。　
　　1、若操作數具有類型char、unsigned　char或signed　char，其結果等于1。　
　　ANSI　C正式規定字符類型為1字節。　
　　2、int、unsigned　int　、short　int、unsigned　short　、long　int　、unsigned　long　、float、double、long　double類型的sizeof
     　在ANSI　C中沒有具體規定，大小依賴于實現，一般可能分別為2、2、2、2、4、4、4、8、10。　
　　3、當操作數是指針時，sizeof依賴于編譯器。例如Microsoft　C/C++7.0中，near類指針字節數為2，far、huge類指針字節數為4。一般Unix的指針字節數為4。　
　　4、當操作數具有數組類型時，其結果是數組的總字節數。　
　　5、聯合類型操作數的sizeof是其最大字節成員的字節數。結構類型操作數的sizeof是這種類型對象的總字節數，包括任何墊補在內。　
　　讓我們看如下結構：　
          struct　A{
                      char　b;　
                      double　x;
                   }　a;　
　　在某些機器上sizeof（a）=12，而一般sizeof（char）+　sizeof（double）=9。　
　　這是因為編譯器在考慮對齊問題時，在結構中插入空位以控制各成員對象的地址對齊。如double類型的結構成員x要放在被4整除的地址。　
　　6、如果操作數是函數中的數組形參或函數類型的形參，sizeof給出其指針的大小。　

四、sizeof與其他操作符的關系
　　sizeof的優先級(各操作符的優先級可參考C語言運算符優先級列表(超詳細)：)為2級，比/、%等3級運算符優先級高。它可以與其他操作符一起組成表達式。如i*sizeof（int）；其中i為int類型變量。　

五、sizeof的主要用途
　　1、sizeof操作符的一個主要用途是與存儲分配和I/O系統那樣的例程進行通信。例如：　
　　   void　*malloc（size_t　size）,　
　   　size_t　fread(void　*ptr, size_t　size, size_t　nmemb,FILE　*　stream)。　
　　2、sizeof的另一個的主要用途是計算數組中元素的個數。例如：　
　　   void　*　memset（void　*s,int　c,sizeof(s)）。　

六、建議
　　由于操作數的字節數在實現時可能出現變化，建議在涉及到操作數字節大小時用sizeof來代替常量計算。
　　本文主要包括二個部分，第一部分重點介紹在VC中，怎么樣采用sizeof來求結構的大小，以及容易出現的問題，并給出解決問題的方法，
    第二部分總結出VC中sizeof的主要用法。
    1、 sizeof應用在結構上的情況
　　請看下面的結構：
       struct MyStruct
       {
             double dda1;
             char dda;
             int type
       };
　　對結構MyStruct采用sizeof會出現什么結果呢？sizeof(MyStruct)為多少呢？也許你會這樣求：
       sizeof(MyStruct)=sizeof(double)+sizeof(char)+sizeof(int)=13
　　但是當在VC中測試上面結構的大小時，你會發現sizeof(MyStruct)為16。你知道為什么在VC中會得出這樣一個結果嗎？
　　其實，這是VC對變量存儲的一個特殊處理。為了提高CPU的存儲速度，VC對一些變量的起始地址做了“對齊”處理。在默認情況下，VC規定各成員變量存放的起始地址相對于結構的起始地址的偏移量必須為該變量的類型所占用的字節數的倍數。下面列出常用類型的對齊方式(vc6.0,32位系統)。
　　各成員變量在存放的時候根據在結構中出現的順序依次申請空間，同時按照上面的對齊方式調整位置，空缺的字節VC會自動填充。同時VC為了確保結構的大小為結構的字節邊界數（即該結構中占用最大空間的類型所占用的字節數）的倍數，所以在為最后一個成員變量申請空間后，還會根據需要自動填充空缺的字節。
　　下面用前面的例子來說明VC到底怎么樣來存放結構的。
       struct MyStruct
       {
             double dda1;
             char dda;
             int type
       }；
       sizeof(MyStruct)=8+1+3+4=16，
    其中有3個字節是VC自動填充的，沒有放任何有意義的東西。
附：更改C編譯器的缺省字節對齊方式
    在缺省情況下，C編譯器為每一個變量或是數據單元按其自然對界條件分配空間。一般地，可以通過下面的方法來改變缺省的對界條件：
? 使用偽指令#pragma pack (n)，C編譯器將按照n個字節對齊。
? 使用偽指令#pragma pack ()，取消自定義字節對齊方式，恢復缺省對齊。
    另外，還有如下的一種方式：
? __attribute((aligned (n)))，讓所作用的結構成員對齊在n字節自然邊界上。如果結構中有成員的長度大于n，則按照最大成員的長度來對齊。
? __attribute__ ((packed))，取消結構在編譯過程中的優化對齊，按照實際占用字節數進行對齊。

七、sizeof用法總結
　　在VC中，sizeof有著許多的用法，而且很容易引起一些錯誤。下面根據sizeof后面的參數對sizeof的用法做個總結。
　　A．參數為數據類型或者為一般變量。例如sizeof(int),sizeof(long)等等。這種情況要注意的是不同系統系統或者不同編譯器得到的結果可能是不同的。例如int類型在16位系統中占2個字節，在32位系統中占4個字節。
　　B．參數為數組或指針。下面舉例說明.
           int a[50];              //sizeof(a)=4*50=200; 求數組所占的空間大小
           int *a=new int[50];     // sizeof(a)=4; a為一個指針，sizeof(a)是求指針的大小,在32位系統中，當然是占4個字節。
　　C．參數為結構或類。sizeof應用在類和結構的處理情況是相同的。但有兩點需要注:
             第一、結構或者類中的靜態成員不對結構或者類的大小產生影響，因為靜態變量的存儲位置與結構或者類的實例地址無關。
             第二、沒有成員變量的結構或類的大小為1，因為必須保證結構或類的每一個實例在內存中都有唯一的地址。
　　下面舉例說明：
       Class Test{int a;static double c};     //sizeof(Test)=4.
       Test *s;                               //sizeof(s)=4,s為一個指針。
       Class test1{ };                        //sizeof(test1)=1;
　　D．參數為其他。下面舉例說明。
       int func(char s[5]);
       {
              cout << s ; //函數的參數在傳遞的時候系統處理為一個指針，所以sizeof(s)實際上為求指針的大小。
              return 1;
       }
       sizeof(func( "1234" ))=4;    //因為func的返回類型為int，所以相當于求sizeof(int).

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