sizeof操作符用法终极总结

最新推荐文章于 2022-03-15 08:41:12 发布

原创最新推荐文章于 2022-03-15 08:41:12 发布 · 1k 阅读

0 ·

CC 4.0 BY-SA版权

C++ 专栏收录该内容

76 篇文章

订阅专栏

本文详细解释了C/C++中sizeof运算符的功能及其使用场景，包括与strlen的区别、不同类型及结构体的处理方式，并探讨了对齐问题对结构体大小的影响。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

sizeof()功能：计算数据占用内存的字节数
1.与strlen()比较
strlen()只计算字符数组的字符数，以"\0"为结束判断，但计算的字符长度不包括'\0'。
而sizeof计算数据（包括数组、变量、类型、结构体等）所占内存空间包括结尾符’\0’的长度在内，用字节数表示。
2.指针与静态数组的sizeof操作
指针均可看为变量类型的一种。所有指针变量的sizeof操作结果均为4。
注意：int *p;sizeof(p)=4; //p是指针变量，所有指针变量的sizeof操作结果均为4
但sizeof(*p)相当于sizeof(int)结果也是4;
对于静态数组，sizeof可直接计算数组大小；
例：int a[10];

char b[]="hello";

sizeof(a)等于4*10=40; //特别注意这里是40不是其它的

sizeof(b)等于6;

注意：数组做型参时，数组名称当作指针使用！！
void fun(char p[])
{sizeof(p)等于4}

经典问题：
      double* (*a)[3][6];
      cout<<sizeof(a)<<endl; // 4 a为指针变量
      cout<<sizeof(*a)<<endl; //72 *a为一个有3*6个指针元素的数组
      cout<<sizeof(**a)<<endl; //24 **a为数组一维的6个指针
      cout<<sizeof(***a)<<endl; //4 ***a为一维的第一个指针
      cout<<sizeof(****a)<<endl; //8 ****a为一个double变量

问题解析：

a是一个很奇怪的定义，它表示一个指向double*[3][6]类型数组的指针。既然是指针，所以sizeof(a)就是4。

既然a是执行double*[3][6]类型的指针，*a就表示一个double*[3][6]的多维数组类型，这个多维数组中的元素存放的是double类型的指针元素，因此sizeof(*a)=3*6*sizeof(double*)=72。同样，**a表示一个double*[6]类型的数组，所以sizeof(**a)=6*sizeof (double*)=24。***a就表示其中的一个元素，也就是double*了，所以sizeof(***a)=4。至于****a，就是一个double了，所以sizeof(****a)=sizeof(double)=8。
3.格式的写法
sizeof操作符，对变量或对象可以不加括号，但若是类型，须加括号。
4.使用sizeof时string的注意事项
string s="hello";
sizeof(s)等于string类的大小，strlen(s.c_str())得到的才是字符串长度。

c++编程之字符串的sizeof和strlen

考虑下面的问题：

char a［］ ="abcdef";

char b［20］ = "abcdef";

string s = "abcdef";

cout<<strlen(a)<<endl; // 6，字符串长度

cout<<sizeof(a)<<endl; // 7，字符串容量

cout<<strlen(b)<<endl; // 6，字符串长度

cout<<strlen(b)<<endl; // 20，字符串容量

cout<<sizeof(s)<<endl; //12, 这里不代表字符串的长度，而是string类的大小

cout<<strlen(s)<<endl; // 错误！s不是一个字符指针。

a［1］ = '\0';

cout<<strlen(a)<<endl; // 1

cout<<sizeof(a)<<endl; // 7，sizeof是恒定的

strlen是寻找从指定地址开始，到出现的第一个0之间的字符个数，它是在运行阶段执行的，而sizeof是得到数据的大小，在这里是得到字符串的容量。所以对同一个对象而言，sizeof的值是恒定的。string是C++类型的字符串，它是一个类，所以sizeof(s)表示的并不是字符串的长度，而是类string的大小。strlen(s)根本就是错误的，因为strlen的参数是一个字符指针，如果想用strlen得到s字符串的长度，应该使用strlen(s.c_str())，因为string的成员函数c_str()返回的是字符串的首地址。实际上，string类提供了自己的成员函数来得到字符串的容量和长度，分别是Capacity()和Length()。string封装了常用了字符串操作，所以在C++开发过程中，最好使用string代替C类型的字符串。

5.union 与struct的空间计算
总体上遵循两个原则：

1. 整体空间是占用空间最大的成员（的类型）所占字节数的整倍数

2. 数据对齐原则----内存按结构成员的先后顺序排列，当排到该成员变量时，其前面已摆放的空间大小必须是该成员类型大小的整倍数,如果不够则补齐，以此向后类推……

注意：数组按照单个变量一个一个的摆放，而不是看成整体。如果成员中有自定义的类、结构体，也要注意数组问题。
例：因为对齐问题使结构体的sizeof变得比较复杂，看下面的例子：(默认对齐方式下)
struct s1
{
char a;
double b;
int c;
char d;
};
struct s2
{
char a;
char b;
int c;
double d;
};
cout<<sizeof(s1)<<endl; //24
cout<<sizeof(s2)<<endl; // 16

同样是两个char类型，一个int类型，一个double类型，但是因为对齐问题，导致他们的大小不同。计算结构体大小可以采用元素摆放法，我举例子说明一下：首先，CPU判断结构体的对界，根据上一节的结论，s1和s2的对界都取最大的元素类型，也就是double类型的对界8。然后开始摆放每个元素。

对于s1，首先把a放到8的对界，假定是0，此时下一个空闲的地址是1，但是下一个元素d是double类型，要放到8的对界上，离1最接近的地址是8了，所以d被放在了8，此时下一个空闲地址变成了16，下一个元素c的对界是4，16可以满足，所以c放在了16，此时下一个空闲地址变成了20，下一个元素d需要对界1，也正好落在对界上，所以d放在了20，结构体在地址21处结束。由于s1的大小需要是8的倍数，所以21-23的空间被保留，s1的大小变成了24。

对于s2，首先把a放到8的对界，假定是0，此时下一个空闲地址是1，下一个元素的对界也是1，所以b摆放在1，下一个空闲地址变成了2；下一个元素c的对界是4，所以取离2最近的地址4摆放c，下一个空闲地址变成了8，下一个元素d的对界是8，所以d摆放在8，所有元素摆放完毕，结构体在15处结束，占用总空间为16，正好是8的倍数。
这里有个陷阱，对于结构体中的结构体成员，不要认为它的对齐方式就是它的大小，看下面的例子：
struct s1
{
char a[8];
};
struct s2
{
double d;
};
struct s3
{
s1 s;
char a;
};
struct s4
{
s2 s;
char a;
};
cout<<sizeof(s1)<<endl; // 8
cout<<sizeof(s2)<<endl; // 8
cout<<sizeof(s3)<<endl; // 9
cout<<sizeof(s4)<<endl; // 16;

s1和s2大小虽然都是8，但是s1的对齐方式是1，s2是8（double），所以在s3和s4中才有这样的差异。
所以，在自己定义结构体的时候，如果空间紧张的话，最好考虑对齐因素来排列结构体里的元素。

补充：不要让double干扰你的位域

在结构体和类中，可以使用位域来规定某个成员所能占用的空间，所以使用位域能在一定程度上节省结构体占用的空间。不过考虑下面的代码：
struct s1
{
int i: 8;
int j: 4;
double b;
int a:3;
};
struct s2
{
int i;
int j;
double b;
int a;
};
struct s3
{
int i;
int j;
int a;
double b;
};
struct s4
{
int i: 8;
int j: 4;
int a:3;
double b;
};
cout<<sizeof(s1)<<endl; //24
cout<<sizeof(s2)<<endl; // 24
cout<<sizeof(s3)<<endl; // 24
cout<<sizeof(s4)<<endl; // 16
可以看到，有double存在会干涉到位域，所以使用位域的的时候，最好把float类型和double类型放在程序的开始或者最后，就能发挥位域的真正作用：压缩存储空间。