sizeof 和结构体

最新推荐文章于 2022-03-14 09:39:05 发布

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sizeof是运算符，可用于任何变量名、类型名或常量值，当用于变量名（不是数组名）或常量时，它不需要用圆括号。结果类型是size_t，它在头文件中typedef为unsigned int类型。主要有四种语法形式：

1. sizeof object

2. sizeof(object)

3. sizeof type_name

4. sizeof(type_name)

//自定义类型
class A
{};
//声明一个变量
int i;
A a;
//下面几种情况
sizeof i;       // =4
sizeof(i);      // =4
sizeof a;       // =1
sizeof(a);      // =1
sizeof int;     // 错的
sizeof(int);    // =4
sizeof string;  // =32
sizeof(string); // =32
sizeof 1;              // =4
sizeof 1>2?true:1.0;   // 错的
sizeof(1>2?true:1.0);  // =8
sizeof 2+3.1;          // =7.1

它在编译时起作用，而不是运行时。

这里统一一下，在32位操作系统下，一个字为4个字节，char占1个字节，short占2个字节，int占4个字节，double占8个字节，string占32个字节，指针占4个字节。

// 1.只有一个 int 的结构体
struct S1
{
    int a;
};
sizeof(S1)=4

// 2.有 int , char 两个属性的结构体
struct S2
{
    int a;
    char b;
};
sizeof(S2)=8

// 换一下位置
struct S3
{
    char a;
    int b;
};
sizeof(S3)=8

// 3.有 char , char , int 三个属性的结构体
struct S4
{
    char a;
    char b;
    int c;
};
sizeof(S4)=8

// 换一下位置
struct S5
{
    char a;
    int b;
    char c;
};
sizeof(S5)=12

// 5.包含其他结构体的结构体
struct S6
{
    char a;
    S5 b;
    double c;
};
sizeof(S6)=24
 
// *6.包含指针的结构体
struct S7
{
    char *a;
};
sizeof(S7)=4

sizeof(结构体)有三条规则：

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之后加上填充字节（trailing padding）。

根据我个人的理解，有下列几条：

1) 最宽基本类型成员，指的是占的字节最多的内置类型。S1-5中最宽基本类型都是int。再看S6中，在计算最宽基本类型的时候要分解S5，其中最宽的是int，比double小，所以取double，即8个字节作为单元。(注意string类型其实也是复合的，可以看成char数组)

2) 填充字节，我们可以用 _ 表示一个空的字节。填充字节会发生在三种地方，对应上述三条规则，等下分析。

3) 对结构体首地址的偏移量，可以用数格子的方法来判断，例如S3，a _ _ _ b b b b，b的偏移量就是4,；S5 ，a _ _ _ b b b b c _ _ _ ，c的偏移量就是8。

4) 分析下填充字节出现的三个场景：

1. 第一个“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”，参考S6中的S5来看，如果首地址为0，那么a就占了0的位置，那么b呢？你会不会想到b占的是第8个位置，即a _ _ _ _ _ _ _ b ……。如果是这样那么可能你理解错一句话，“其最宽基本类型成员的大小”，这里指的是S5中最宽基本类型成员 int 而不是S6中的double，即a _ _ _ b ……。

这里就发生了符合规则一的填充字节。为了验证正确性，如下：

S6 s;
cout<<(long)&(s.a)<<endl; // 1767000 a的首地址
cout<<(long)&(s.b)<<endl; // 1767004 b的首地址
cout<<(long)&(s.c)<<endl; // 1767016 c的首地址
// a和b之间差了4个字节

2. 第二个“结构体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）”，参考S5来看，a占0的位置，那么b呢？按照这个规定，应该是a _ _ _ b b b b ……。如果这里将b从int 改为short，那么应该是a _ b b …… 。举例如下：

S5 s;
cout<<(long)&(s.a)<<endl; // 1833640 a的首地址 
cout<<(long)&(s.b)<<endl; // 1833644 b的首地址
cout<<(long)&(s.c)<<endl; // 1833648 c的首地址

3. 第三个“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之后加上填充字节（trailing padding）”，参考S5来看，我们之前分析了a _ _ _ b b b b c ，那么一共需要9个字节，最宽基本类型成员是int，根据这个规则需要在末尾填充3个字节，即a _ _ _ b b b b c _ _ _ 。不举例了，看总大小就好。

试试下面的例子：

// 最宽基本类型成员为short ，大小为2
struct A1{
    char a;
    short b;
    char c;
};
sizeof(A1)=6   //（a _ b b c _ )
// 最宽基本类型成员为short ，大小为2
struct A2
{
    char a;
    S5 b;
    char c;
};
sizeof(A2)=10  //( a _ ( a _ b b c _ ) c _ )
// 最宽基本类型成员为double ，大小为8
struct A3
{
    char a;
    A1 b;
    double c;
};
sizeof(A3)=16  //( a _ ( a _ b b c _ ) c _ _ _ _ _ _ _ )

现在来看下几个比较特殊的举例：

// *7.包含static的结构体
struct S7
{
    char* a;
};
sizeof(S7)=4

// *8.包含static的结构体
struct S8
{
    static int a;
};
sizeof(S8)=1

// *9.包含array的结构体
struct S9
{
    char a[10];
    int b;
};
sizeof(S9)=4

5) 参考S7，对于结构体内有指针的情况，无论指针是什么类型的，都是一个字的长度（因为他只是存储一个内存地址，跟具体类型没关系），对于32位系统来说就是4个字节（我记得是）。所以关于指针的大小可以类似参考int型。

6) 参考S8，对于含有static的结构体来说，sizeof是不算在大小里面的。我在网上看到一种说法，说sizeof只计算栈内的元素，而静态变量不计算在栈中，所以不计算在内。（空结构体的大小不是0，而是1，“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。）

7) 参考S9，对于含有array数组的结构体来说，其最宽基本类型成员为数组的类型，大小为 number * sizeof( 数组类型 )。