C++sizeof

最新推荐文章于 2025-07-30 22:38:42 发布

lihuadaiyu26

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说明：以下代码在VS2008中通过，在32位操作系统下。

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。

其返回值类型为size_t。（size_t在头文件stddef.h中定义，它依赖于编译系统的值，一般定义为 typedef unsigned int size_t;）

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

例子：（32位机器下）

[cpp] view plain copy

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

[cpp] view plain copy

char ary[sizeof(int) * 10]; //OK，编译无误

最新的C99标准规定sizeof也可以在运行时刻进行计算。

如下面的程序在Dev-C++中可以正确执行：

[cpp] view plain copy

int n;
n = 10; // n动态赋值
char ary[n]; // C99也支持数组的动态定义
cout<<sizeof(ary); // ok. 输出10

但在没有完全实现C99标准的编译器中就行不通了，上面的代码在VC6中就通不过编译。所以我们最好还是认为sizeof是在编译期执行的，这样不会带来错误，让程序的可移植性强些。

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：

[cpp] view plain copy

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：

[cpp] view plain copy

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：

[c-sharp] view plain copy

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4

例子2：

[c-sharp] view plain copy

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：

[cpp] view plain copy

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：

[cpp] view plain copy

#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*/
}

C++各种类型的sizeof大小，先放测试代码和测试结果（VS2013）。

#include <iostream>
using namespace std;

////////// 测试基础类型 //////////
int GetArraySize(char str[])
{
    return sizeof(str);
}

void TestSizeofBase()
{
    cout << "////////// 测试基础类型 //////////" << endl;
    char* pStr = "hello world";
    char arrStr[] = "hello world";
    cout << "char: " << sizeof(char) << endl;
    cout << "short: " << sizeof(short) << endl;
    cout << "int: " << sizeof(int) << endl;
    cout << "float: " << sizeof(float) << endl;
    cout << "double: " << sizeof(double) << endl;
    cout << "char*: " << sizeof(pStr) << endl;
    cout << "string: " << sizeof("hello world") << endl;
    cout << "char[]: " << sizeof(arrStr) << endl;
    cout << "char[] as param: " << sizeof(GetArraySize(arrStr)) << endl;
    cout << endl;
}

//////////// 测试空类 ////////////
class EmptyA
{
};

class EmptyB : public EmptyA
{
};

struct EmptyStruct
{
};

void TestSizeofEmpty()
{
    cout << "//////////// 测试空类 ////////////" << endl;
    cout << "EmptyA: " << sizeof(EmptyA) << endl;
    cout << "EmptyB: " << sizeof(EmptyB) << endl;
    cout << "EmptyStruct: " << sizeof(EmptyStruct) << endl;
    cout << endl;
}


////////// 测试内存对齐 //////////
class AlignA
{
    char a;
};

class AlignB
{
    char a;
    short b;
};

class AlignC
{
    char a;
    short b;
    double c;
};

#pragma pack(1)
class AlignD
{
    char a;
    short b;
    double c;
};
#pragma pack()

void TestSizeofAlign()
{
    cout << "////////// 测试内存对齐 //////////" << endl;
    cout << "AlignA: " << sizeof(AlignA) << endl;
    cout << "AlignB: " << sizeof(AlignB) << endl;
    cout << "AlignC: " << sizeof(AlignC) << endl;
    cout << "AlignD: " << sizeof(AlignD) << endl;
    cout << endl;
}

//////////// 测试多态 ////////////

class VirtualA
{
    virtual void test();
};
class VirtualB
{
    virtual void test();
    virtual void test2();
};
void VirtualB::test() {}
void VirtualB::test2() {}

class VirtualC
{
    char a;
    virtual void test();
    virtual void test2();
};

void TestSizeofVirtual()
{
    cout << "//////////// 测试多态 ////////////" << endl;
    VirtualB objB;
    cout << "VirtualA: " << sizeof(VirtualA) << endl;
    cout << "VirtualB: " << sizeof(VirtualB) << endl;
    cout << "VirtualB Object: " << sizeof(objB) << endl;
    cout << "VirtualC: " << sizeof(VirtualC) << endl;
    cout << endl;
}

void TestSizeof()
{
    TestSizeofBase();
    TestSizeofEmpty();
    TestSizeofAlign();
    TestSizeofVirtual();
}

int main(int argc, char **argv)
{
    TestSizeof();
    getchar();
    return 0;
}

输出结果

这里写图片描述

简要说明

sizeof(GetArraySize(arrStr)) 4，是因为参数传递为形参时，把数组转为了指针。
sizeof(空类) 1，是因为实例化类需要编译器给它分配内存空间，不能分配为size为0的内存，所以编译器默认分配了一个字节，以便标记可能初始化的类实例，同时使空类占用的空间也最少（即1字节）。
内存对齐，对象的首地址能够被其最宽基本类型成员的大小所整除；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）；总大小为最宽基本类型成员大小的整数倍。
虚函数，虚函数表指针，大小相当于sizeof(void *)。