对几组sizeof信息的分析

对于很多C++新手而言，对象或变量的sizeof信息总是让人捉摸不透，以下程序列举了几组典型的sizeof信息，希望能解答大家在使用sizeof时的疑问。
在列举这几个例子前需要说明以下几点：
1、在Win32平台上，指针长度都是4字节，char*、int*、double*如此，vbptr(virtual base table pointer)、vfptr(virtual function table pointer)也是如此；
2、对于结构体(或类)，编译器会自动进行成员变量的对齐，以提高运算效率。自然对齐(natural alignment)也称默认对齐方式是按结构体的成员中size最大的成员对齐的，强制指定大于自然对齐大小的对齐方式是不起作用的(Specifying a packing level larger than the natural alignment of a type does not change the type alignment.)。
3、不推荐强制对齐，大量使用强制对齐会严重影响处理器的处理效率。

范例1：(一个简单的C语言的例子)
void f(int arr[])
{
    cout << "sizeof(arr) = " << sizeof(arr) << endl; //当被作为参数进行传递时，数组失去了其大小信息
}

void main()
{
    char szBuf[] = "abc";
    cout << "sizeof(szBuf) = " << sizeof(szBuf) << endl; //输出数组占用空间大小

    char* pszBuf = szBuf;
    cout << "sizeof(pszBuf) = " << sizeof(pszBuf) << endl; //输出的是指针的大小

    int iarr[3]; iarr;
    cout << "sizeof(iarr) = " << sizeof(iarr) << endl; //输出数组占用空间大小
    f(iarr);

    int* piarr = iarr;
    cout << "sizeof(piarr) = " << sizeof(piarr) << endl; //输出指针的大小
}

范例2：(一个涉及alignment的例子)
struct DATA1
{
    char    c1; //偏移量0，累积size = 1
    char    c2; //偏移量1，累积size = 1 + 1 = 2
    short    si; //偏移量2，累积size = 2 + 2
};

struct DATA2
{
    char    c1; //偏移量0，累积size = 1
    short    si; //偏移量1 + (1)，累积size = 1 + (1) + 2 = 4
    char    c2; //偏移量4，累积size = 4 + 1 = 5，但按最大长度sizeof(short) = 2对齐，故最后取6
};

struct DATA3
{
    char    c1; //偏移量0，累积size = 1
    double    d; //偏移量1 + (7)，累积size = 1 + (7) + 8 = 16
    char    c2; //偏移量16，累积size = 16 + 1 = 17，但按最大长度sizeof(double) = 8对齐，故最后取24
};

#pragma pack(push,1) //强制1字节对齐
struct DATA4
{
    char    c1; //偏移量0，累积size = 1
    double    d; //偏移量1，累积size = 1 + 8 = 9
    char    c2; //偏移量9，累积size = 9 + 1 = 10
};
#pragma pack(pop) //恢复默认对齐方式

struct DATA5
{
    char    c1;
    double    d;
    char    c2;
};

void main()
{
    cout << "sizeof(DATA1) = " << sizeof(DATA1) << endl;
    cout << "sizeof(DATA2) = " << sizeof(DATA2) << endl;
    cout << "sizeof(DATA3) = " << sizeof(DATA3) << endl;
    cout << "sizeof(DATA4) = " << sizeof(DATA4) << endl;
    cout << "sizeof(DATA5) = " << sizeof(DATA5) << endl;
}

范例3：(C++语言特征对sizeof的影响)
class CA
{
};

class CB : public CA
{
public:
    void func() {}
};

class CC : virtual public CA
{
};

class CD
{
    int k; //私有成员
public:
    CD() {k = -1;}
    void printk() { cout << "k = " << k << endl; }
};

class CE : public CD
{
};

class CF
{
    virtual void func() {}
};

void main()
{
    cout << "sizeof(CA) = " << sizeof(CA) << endl; //为了区分不包含任何成员的类的不同的元素，编译器会自动为类添加一个匿名元素
    cout << "sizeof(CB) = " << sizeof(CB) << endl; //与上面类似，编译器也为CB添加了一个匿名元素
    cout << "sizeof(CC) = " << sizeof(CC) << endl; //虚拟继承中vbptr（virtual base table pointer）占用4个字节

    cout << "sizeof(CD) = " << sizeof(CD) << endl;
    cout << "sizeof(CE) = " << sizeof(CE) << endl; //访问权限控制是在编译期间由编译器控制的，所以虽然不能访问CD类的成员k，这里仍然占用了sizeof(int)大小的空间
    //下面的代码进一步说明上述观点，由于在复杂的类层次结构中，当涉及到虚函数或者虚拟继承等时，有些信息是运行期动态生成的，故请勿效仿以下方法对对象进行修改
    CE e;
    e.printk();
    memset(&e, 0, sizeof(CE));
    e.printk(); //从这里可以看出，上面的memset操作修改了CD类的私有成员k

    cout << "sizeof(CF) = " << sizeof(CF) << endl; //虚函数表指针占用4个字节
}