sizeof()用法和記憶體對齊分析

sizeof()功能：計算資料空間的位元組數

1.與strlen()比較

       strlen()計算字元數組的字元數，以"/0"為結束判斷，不計算為'/0'的數組元素。

       而sizeof計算資料（包括數組、變量、類型、結構體等）所占記憶體空間，用位元組數表示。

2.指針與靜态數組的sizeof操作

      指針均可看為變量類型的一種。所有指針變量的sizeof 操作結果均為4。

      注意：int *p; sizeof(p)=4;

                    但sizeof(*p)相當于sizeof(int)；    

      對于靜态數組，sizeof可直接計算數組大小；

      例：int a[10];char b[]="hello";

            sizeof(a)等于4*10=40;

            sizeof(b)等于6;

      注意：數組做型參時，數組名稱當作指針使用！！

                void fun(char p[])

                {

                       sizeof(p)   // 等于4

                }  

經典問題：

       double* (*a)[3][6];

       cout<<sizeof(a)<<endl; // 4 a為指針

       cout<<sizeof(*a)<<endl; // 72 *a為一個有3*6個指針元素的數組

       cout<<sizeof(**a)<<endl; // 24 **a為數組一維的6個指針

       cout<<sizeof(***a)<<endl; // 4 ***a為一維的第一個指針

       cout<<sizeof(****a)<<endl; // 8 ****a為一個double變量

問題解析：

      a是一個很奇怪的定義， 他表示一個指向double*[3][6]類型數組的指針。  既然是指針， 是以sizeof(a)就是4。  既然a是執行double*[3][6]類型的指針， *a就表示一個double*[3][6]的多元數組類型， 是以sizeof(*a) = 3*6*sizeof(double*) = 72。 同樣的， **a表示一個double*[6]類型的數組， 是以sizeof(**a) = 6*sizeof (double*) = 24。 ***a就表示其中的一個元素，也就是double*了，是以sizeof(***a) = 4。至于 ****a，就是一個double了，是以sizeof(****a) = sizeof(double)=8。

3.格式的寫法

       sizeof操作符，對變量或對象可以不加括号，但若是類型，須加括号。

4.使用sizeof時string的注意事項

       string s="hello";

       sizeof(s)等于string類的大小，sizeof(s.c_str())得到的是與字元串長度。

5.union 與struct的空間計算

      總體上遵循兩個原則：

      (1)整體空間是 占用空間最大的成員（的類型）所占位元組數的整倍數

      (2)資料對齊原則----記憶體按結構成員的先後順序排列，當排到該成員變量時，其前面已擺放的空間大小必須是該成員類型大小的整倍數，如果不夠則補齊，以此向後類推。。。。。

      注意：數組按照單個變量一個一個的擺放，而不是看成整體。如果成員中有自定義的類、結構體，也要注意數組問題。

例：[引用其他文章的内容]

因為對齊問題使結構體的sizeof變得比較複雜，看下面的例子：(預設對齊方式下)

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

       同樣是兩個char類型，一個int類型，一個double類型，但是因為對齊問題，導緻他們的大小不同。計算結構體大小可以采用元素擺放法，我舉例子說明一下：首先，CPU判斷結構體的對界，根據上一節的結論，s1和s2的對界都取最大的元素類型，也就是double類型的對界8。然後開始擺放每個元素。

      對于s1，首先把a放到8的對界，假定是0，此時下一個空閑的位址是1，但是下一個元素d是double類型，要放到8的對界上，離1最接近的位址是8了，是以d被放在了8，此時下一個空閑位址變成了16，下一個元素c的對界是4，16可以滿足，是以c放在了16，此時下一個空閑位址變成了20，下一個元素d需要對界1，也正好落在對界上，是以d放在了20，結構體在位址21處結束。由于s1的大小需要是8的倍數，是以21-23的空間被保留，s1的大小變成了24。

      對于s2，首先把a放到8的對界，假定是0，此時下一個空閑位址是1，下一個元素的對界也是1，是以b擺放在1，下一個空閑位址變成了2；下一個元素c的對界是4，是以取離2最近的位址4擺放c，下一個空閑位址變成了8，下一個元素d的對界是8，是以d擺放在8，所有元素擺放完畢，結構體在15處結束，占用總空間為16，正好是8的倍數。

     這裡有個陷阱，對于結構體中的結構體成員，不要認為它的對齊方式就是他的大小，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大小雖然都是8，但是s1的對齊方式是1，s2是8（double），是以在s3和s4中才有這樣的差異。

       是以，在自己定義結構體的時候，如果空間緊張的話，最好考慮對齊因素來排列結構體裡的元素。

補充：不要讓double幹擾你的位域

　　在結構體和類中，可以使用位域來規定某個成員所能占用的空間，是以使用位域能在一定程度上節省結構體占用的空間。不過考慮下面的代碼：

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存在會幹涉到位域（sizeof的算法參考上一節），是以使用位域的的時候，最好把float類型和double類型放在程式的開始或者最後。

相關資料類型位元組數：

sizeof int:4

sizeof short:2

sizeof long:4

sizeof float:4

sizeof double:8

sizeof char:1

sizeof p:4

sizeof WORD:2

sizeof DWORD:4