C語言中的sizeof (備用)

詳細解析c語言中的sizeof

一、sizeof的概念

　　sizeof是c語言的一種單目操作符，如c語言的其他操作符++、--等。它并不是函數。sizeof操作符以位元組形式給出了其操作數的存儲大小。操作數可以是一個表達式或括在括号内的類型名。操作數的存儲大小由操作數的類型決定。　

二、sizeof的使用方法

　　1、用于資料類型　

　　sizeof使用形式：sizeof（type）　

　　資料類型必須用括号包覆。如sizeof（int）。　

　　2、用于變量　

　　sizeof使用形式：sizeof（var_name）或sizeof　var_name　

　　變量名可以不用括号包覆。如sizeof　(var_name)，sizeof　var_name等都是正确形式。帶括号的用法更普遍，大多數程式員采用這種形式。　

　　注意：sizeof操作符不能用于函數類型，不完全類型或位字段。不完全類型指具有未知存儲大小的資料類型，如未知存儲大小的數組類型、未知内容的結構或聯合類型、void類型等。　

　　如sizeof(max)若此時變量max定義為int　max(),sizeof(char_v)　若此時char_v定義為char　char_v　[max]且max未知，sizeof(void)都不是正确形式。　

三、sizeof的結果

　　sizeof操作符的結果類型是size_t，它在頭檔案中typedef為unsigned　int類型。該類型保證能容納實作所建立的最大對象的位元組大小。　

　　1、若操作數具有類型char、unsigned　char或signed　char，其結果等于1。　

　　ansi　c正式規定字元類型為1位元組。　

　　2、int、unsigned　int　、short　int、unsigned　short　、long　int　、unsigned　 long　、float、double、long　double類型的sizeof　在ansi　c中沒有具體規定，大小依賴于實作，一般可能分别為2、 2、2、2、4、4、4、8、10。　

　　3、當操作數是指針時，sizeof依賴于編譯器。例如microsoft　c/c++7.0中，near類指針位元組數為2，far、huge類指針位元組數為4。一般unix的指針位元組數為4。　

　　4、當操作數具有數組類型時，其結果是數組的總位元組數。　

　　5、聯合類型操作數的sizeof是其最大位元組成員的位元組數。結構類型操作數的sizeof是這種類型對象的總位元組數，包括任何墊補在内。　

　　讓我們看如下結構：　

　　struct　{char　b;　double　x;}　a;　

　　在某些機器上sizeof（a）=12，而一般sizeof（char）+　sizeof（double）=9。　

　　這是因為編譯器在考慮對齊問題時，在結構中插入空位以控制各成員對象的位址對齊。如double類型的結構成員x要放在被4整除的位址。　

　　6、如果操作數是函數中的數組形參或函數類型的形參，sizeof給出其指針的大小。　

四、sizeof與其他操作符的關系

　　sizeof的優先級為2級，比/、%等3級運算符優先級高。它可以與其他操作符一起組成表達式。如i*sizeof（int）；其中i為int類型變量。　

五、sizeof的主要用途

　　1、sizeof操作符的一個主要用途是與存儲配置設定和i/o系統那樣的例程進行通信。例如：　

　　void　*malloc（size_t　size）,　

　　size_t　fread(void　*　ptr,size_t　size,size_t　nmemb,file　*　stream)。　

　　2、sizeof的另一個的主要用途是計算數組中元素的個數。例如：　

　　void　*　memset（void　*　s,int　c,sizeof(s)）。

六、建議

　　由于操作數的位元組數在實作時可能出現變化，建議在涉及到操作數位元組大小時用sizeof來代替常量計算。

　　本文主要包括二個部分，第一部分重點介紹在vc中，怎麼樣采用sizeof來求結構的大小，以及容易出現的問題，并給出解決問題的方法，第二部分總結出vc中sizeof的主要用法。

1、 sizeof應用在結構上的情況

　　請看下面的結構：

struct mystruct

{

double dda1;

char dda;

int type

};

對結構mystruct采用sizeof會出現什麼結果呢？sizeof(mystruct)為多少呢？也許你會這樣求：

sizeof(mystruct)=sizeof(double)+sizeof(char)+sizeof(int)=13

但是當在vc中測試上面結構的大小時，你會發現sizeof(mystruct)為16。你知道為什麼在vc中會得出這樣一個結果嗎？

　　其實，這是vc對變量存儲的一個特殊處理。為了提高cpu的存儲速度，vc對一些變量的起始位址做了“對齊”處理。在預設情況下，vc規定各成 員變量存放的起始位址相對于結構的起始位址的偏移量必須為該變量的類型所占用的位元組數的倍數。下面列出常用類型的對齊方式(vc6.0,32位系統)。

　　類型

對齊方式（變量存放的起始位址相對于結構的起始位址的偏移量）

　　char

偏移量必須為sizeof(char)即1的倍數

　　int

偏移量必須為sizeof(int)即4的倍數

　　float

偏移量必須為sizeof(float)即4的倍數

　　double

偏移量必須為sizeof(double)即8的倍數

　　short

偏移量必須為sizeof(short)即2的倍數

　　各成員變量在存放的時候根據在結構中出現的順序依次申請空間，同時按照上面的對齊方式調整位置，空缺的位元組vc會自動填充。同時vc為了確定結 構的大小為結構的位元組邊界數（即該結構中占用最大空間的類型所占用的位元組數）的倍數，是以在為最後一個成員變量申請空間後，還會根據需要自動填充空缺的字 節。

　　下面用前面的例子來說明vc到底怎麼樣來存放結構的。

}；

為上面的結構配置設定空間的時候，vc根據成員變量出現的順序和對齊方式，先為第一個成員dda1配置設定空間，其起始位址跟結構的起始位址相同（剛好偏移量0 剛好為sizeof(double)的倍數），該成員變量占用sizeof(double)=8個位元組；接下來為第二個成員dda配置設定空間，這時下一個可 以配置設定的位址對于結構的起始位址的偏移量為8，是sizeof(char)的倍數，是以把dda存放在偏移量為8的地方滿足對齊方式，該成員變量占用 sizeof(char)=1個位元組；接下來為第三個成員type配置設定空間，這時下一個可以配置設定的位址對于結構的起始位址的偏移量為9，不是 sizeof(int)=4的倍數，為了滿足對齊方式對偏移量的限制問題，vc自動填充3個位元組（這三個位元組沒有放什麼東西），這時下一個可以配置設定的位址 對于結構的起始位址的偏移量為12，剛好是sizeof(int)=4的倍數，是以把type存放在偏移量為12的地方，該成員變量占用 sizeof(int)=4個位元組；這時整個結構的成員變量已經都配置設定了空間，總的占用的空間大小為：8+1+3+4=16，剛好為結構的位元組邊界數（即 結構中占用最大空間的類型所占用的位元組數sizeof(double)=8）的倍數，是以沒有空缺的位元組需要填充。是以整個結構的大小 為：sizeof(mystruct)=8+1+3+4=16，其中有3個位元組是vc自動填充的，沒有放任何有意義的東西。

　　下面再舉個例子，交換一下上面的mystruct的成員變量的位置，使它變成下面的情況：

這個結構占用的空間為多大呢？在vc6.0環境下，可以得到sizeof(mystruc)為24。結合上面提到的配置設定空間的一些原則，分析下vc怎麼樣為上面的結構配置設定空間的。（簡單說明）

char dda;//偏移量為0，滿足對齊方式，dda占用1個位元組；

double dda1;//下一個可用的位址的偏移量為1，不是sizeof(double)=8

//的倍數，需要補足7個位元組才能使偏移量變為8（滿足對齊

//方式），是以vc自動填充7個位元組，dda1存放在偏移量為8

//的位址上，它占用8個位元組。

int type；//下一個可用的位址的偏移量為16，是sizeof(int)=4的倍

//數，滿足int的對齊方式，是以不需要vc自動填充，type存

//放在偏移量為16的位址上，它占用4個位元組。

}；//所有成員變量都配置設定了空間，空間總的大小為1+7+8+4=20，不是結構

//的節邊界數（即結構中占用最大空間的類型所占用的位元組數sizeof

//(double)=8）的倍數，是以需要填充4個位元組，以滿足結構的大小為

//sizeof(double)=8的倍數。

是以該結構總的大小為：sizeof(mystruc)為1+7+8+4+4=24。其中總的有7+4=11個位元組是vc自動填充的，沒有放任何有意義的東西。

　　vc對結構的存儲的特殊處理确實提高cpu存儲變量的速度，但是有時候也帶來了一些麻煩，我們也屏蔽掉變量預設的對齊方式，自己可以設定變量的對齊方式。

　　vc中提供了#pragma pack(n)來設定變量以n位元組對齊方式。n位元組對齊就是說變量存放的起始位址的偏移量有兩種情況：第一、如果n大于等于該變量所占用的位元組數，那麼偏 移量必須滿足預設的對齊方式，第二、如果n小于該變量的類型所占用的位元組數，那麼偏移量為n的倍數，不用滿足預設的對齊方式。結構的總大小也有個限制條 件，分下面兩種情況：如果n大于所有成員變量類型所占用的位元組數，那麼結構的總大小必須為占用空間最大的變量占用的空間數的倍數；

　　否則必須為n的倍數。下面舉例說明其用法。

#pragma pack(push) //儲存對齊狀态

#pragma pack(4)//設定為4位元組對齊

struct test

char m1;

double m4;

int m3;

#pragma pack(pop)//恢複對齊狀态

以上結構的大小為16，下面分析其存儲情況，首先為m1配置設定空間，其偏移量為0，滿足我們自己設定的對齊方式（4位元組對齊），m1占用1個位元組。接着開 始為m4配置設定空間，這時其偏移量為1，需要補足3個位元組，這樣使偏移量滿足為n=4的倍數（因為sizeof(double)大于n）,m4占用8個字 節。接着為m3配置設定空間，這時其偏移量為12，滿足為4的倍數，m3占用4個位元組。這時已經為所有成員變量配置設定了空間，共配置設定了16個位元組，滿足為n的倍 數。如果把上面的#pragma pack(4)改為#pragma pack(16)，那麼我們可以得到結構的大小為24。（請讀者自己分析）

2、 sizeof用法總結

　　在vc中，sizeof有着許多的用法，而且很容易引起一些錯誤。下面根據sizeof後面的參數對sizeof的用法做個總結。

　　a． 參數為資料類型或者為一般變量。例如sizeof(int),sizeof(long)等等。這種情況要注意的是不同系統系統或者不同編譯器得到的結果可能是不同的。例如int類型在16位系統中占2個位元組，在32位系統中占4個位元組。

　　b． 參數為數組或指針。下面舉例說明.

int a[50]; //sizeof(a)=4*50=200; 求數組所占的空間大小

int *a=new int[50];// sizeof(a)=4; a為一個指針，sizeof(a)是求指針

//的大小,在32位系統中，當然是占4個位元組。

c． 參數為結構或類。sizeof應用在類和結構的處理情況是相同的。但有兩點需要注意，第一、結構或者類中的靜态成員不對結構或者類的大小産生影響，因為靜态變量的存儲位置與結構或者類的執行個體位址無關。

　　第二、沒有成員變量的結構或類的大小為1，因為必須保證結構或類的每一個執行個體在記憶體中都有唯一的位址。

　　下面舉例說明：

class test{int a;static double c};//sizeof(test)=4.

test *s;//sizeof(s)=4,s為一個指針。

class test1{ };//sizeof(test1)=1;

d． 參數為其他。下面舉例說明。

int func(char s[5]);

cout<

//數的參數在傳遞的時候系統處理為一個指針，所

//以sizeof(s)實際上為求指針的大小。

return 1;

}

sizeof(func(“1234”))=4//因為func的傳回類型為int，是以相當于

//求sizeof(int).

　　以上為sizeof的基本用法，在實際的使用中要注意分析vc的配置設定變量的配置設定政策，這樣的話可以避免一些錯誤。