sizeof 以字節(jié)形式給出操作數(shù)的存儲大小踊挠。通過本文我們可以了解 sizeof 的使用和計(jì)算方法凸丸。
功能
sizeof 以字節(jié)形式給出操作數(shù)的存儲大小怎棱。
sizeof 是C語言的一種單目操作符九默，如C語言的其他操作符 ++ 蒸殿、 -- 等择克，它并不是函數(shù)恬总。
sizeof 操作符以字節(jié)形式給出了其操作數(shù)的存儲大小。操作數(shù)可以是一個(gè)表達(dá)式或括在括號內(nèi)的類型名肚邢，操作數(shù)的存儲大小由操作數(shù)的類型決定壹堰。
使用語法
sizeof 有如下兩種使用方式：
-
用于數(shù)據(jù)類型的
sizeof使用形式：sizeof（type）。這里骡湖，數(shù)據(jù)類型必須用括號括住贱纠。如
sizeof（int）。 -
用于變量的
sizeof使用形式：sizeof（var_name）或sizeof var_name响蕴。變量名可以不用括號括住谆焊。如
sizeof (var_name),sizeof var_name等都是正確形式。帶括號的用法更普遍浦夷，大多數(shù)程序員采用這種形式辖试。
注意： sizeof 操作符不能用于 函數(shù)類型 辜王、 不完全類型 或 位字段 。不完全類型指具有未知存儲大小的數(shù)據(jù)類型罐孝，如未知存儲大小的數(shù)組類型呐馆、未知內(nèi)容的結(jié)構(gòu)或聯(lián)合類型、void類型等莲兢。如 sizeof(max) 而此時(shí)變量 max 定義為 int max(), sizeof(char_v) 而此時(shí) char_v 定義為 char char_v[MAX] 且 MAX 未知汹来， sizeof(void) 都不是正確形式。
計(jì)算方法
基本數(shù)據(jù)類型大小
sizeof 操作符的結(jié)果類型是 size_t 改艇，它在頭文件中 typedef 為 unsigned int 類型收班。該類型保證能容納實(shí)現(xiàn)所建立的最大對象的字節(jié)大小。
對于 int , unsigned int, short int, unsigned short, long int, unsigned long, float, double, long double 等基本類型的大小遣耍，沒有明確的規(guī)定闺阱，但是一般應(yīng)當(dāng)記住如下原則：
- ANSI C規(guī)定
char類型一定是8位。 -
long類型的長度和cpu字長一樣舵变。 -
int長度沒有規(guī)定酣溃，但是不比short短不比long長，并且linux上支持的所有體系中int長度目前都是32位纪隙。 -
short和int類似赊豌，目前l(fā)inux上長度都是16位。
例如绵咱，一般常見的基本類型大小信息如下（32位機(jī)Linux平臺）：
char為1byte;
int為4byte;
unsigned int為4byte碘饼；
short int為2byte；
unsigned short為2byte悲伶；
long int為4byte艾恼；
unsigned long為4byte；
float為4byte麸锉；
double為8byte钠绍；
long double為12byte；
指針類型大小
當(dāng)操作數(shù)是指針時(shí)花沉， sizeof 依賴于編譯器柳爽。
例如Microsoft C/C++7.0中， near 類指針字節(jié)數(shù)為2碱屁， far 磷脯、 huge 類指針字節(jié)數(shù)為4。
一般Unix的指針字節(jié)數(shù)為4娩脾。
數(shù)組類型大小
當(dāng)操作數(shù)具數(shù)組類型時(shí)赵誓，其結(jié)果是數(shù)組的總字節(jié)數(shù)。
如果操作數(shù)是函數(shù)中的數(shù)組形參或函數(shù)類型的形參， sizeof 給出其指針的大小俩功。
結(jié)構(gòu)和聯(lián)合類型大小
聯(lián)合類型操作數(shù)的 sizeof 是其最大字節(jié)成員的字節(jié)數(shù)隘冲。結(jié)構(gòu)類型操作數(shù)的 sizeof 是其對象包括任何填充在內(nèi)的總字節(jié)數(shù)。
關(guān)于結(jié)構(gòu)大小和結(jié)構(gòu)變量存放地址绑雄，本文后面例子中將重點(diǎn)進(jìn)行介紹，確定方法依照編譯器所不同奥邮，大致規(guī)則如下：
- 成員變量在結(jié)構(gòu)中被聲明的順序和其在內(nèi)存中的存儲順序一致万牺。第一個(gè)結(jié)構(gòu)成員變量相對整個(gè)結(jié)構(gòu)的地址偏移為0。
- 結(jié)構(gòu)成員變量的偏移地址由編譯器中設(shè)置的"最大對齊參數(shù)"洽腺，以及該結(jié)構(gòu)變量的類型大小決定脚粟。
- 整個(gè)結(jié)構(gòu)的大小由最大結(jié)構(gòu)成員變量類型或編譯器中設(shè)置的"最大對齊參數(shù)"決定。
注：這里的最大對齊方式可以由不同的編譯器的特定關(guān)鍵字來設(shè)置蘸朋。默認(rèn)一般是cpu的字長核无，例如32位機(jī)器為4字節(jié)。
結(jié)構(gòu)成員藕坯、結(jié)構(gòu)變量的地址偏移和大小計(jì)算方法分別如下：
- 結(jié)構(gòu)成員變量偏移地址計(jì)算：偏移地址為該成員類型和最大對齊字節(jié)团南，兩者大小較小者的整數(shù)倍。若當(dāng)前偏移位置不滿足條件炼彪，那么就填充至滿足吐根，再存放存放該結(jié)構(gòu)成員。
- 結(jié)構(gòu)成員變量尺寸計(jì)算：就是該成員對應(yīng)類型的大小辐马。
- 結(jié)構(gòu)變量偏移地址計(jì)算：偏移地址為該結(jié)構(gòu)中最大成員大小和最大對齊字節(jié)大小兩者較小者的整數(shù)倍拷橘。
- 結(jié)構(gòu)變量尺寸計(jì)算：整個(gè)結(jié)構(gòu)大小為結(jié)構(gòu)中最大成員變量與最大對齊方式兩者較小者的整數(shù)倍，如果當(dāng)前所有成員大小之和小于這個(gè)整數(shù)倍就會(huì)添充直至達(dá)到要求喜爷。
總之冗疮，首先假定好最大字節(jié)對齊方式，然后確定每個(gè)成員起始地址(該成員類型大小以及最大字節(jié)對齊的較小者的倍數(shù))檩帐，最后確定結(jié)構(gòu)總大小(最大成員大小和最大字節(jié)對齊較小者的倍數(shù))术幔。簡而言之，先每個(gè)成員轿塔，再整體特愿，不滿足則填充。
舉例
下面是整理的說明VC到底怎么樣來存放結(jié)構(gòu)的(可以參見后面參考資料勾缭，這里沒有對其進(jìn)行嚴(yán)格的實(shí)踐)揍障，其它編譯器處理方式有所不同，但是大體都一致俩由。
例1：小的在后毒嫡，填充也少
結(jié)構(gòu)定義如下：
struct MyStruct
{
double dda1;
char dda;
int type
}；
地址偏移和大小計(jì)算方式如下:
為上面的結(jié)構(gòu)分配空間的時(shí)候，VC根據(jù)成員變量出現(xiàn)的順序和對齊方式：
(1)先為第一個(gè)成員dda1分配空間兜畸，該成員類型為double努释，其起始地址跟結(jié)構(gòu)的起始地址相同（偏移量 0 為sizeof(double)的倍數(shù)），占用sizeof(double)=8個(gè)字節(jié)咬摇；
(2)接下來為第二個(gè)成員dda分配空間伐蒂，該成員類型為char，其想對于結(jié)構(gòu)的起始地址的偏移量為8(偏移量8為sizeof(char)的倍數(shù))肛鹏，該成員變量占用 sizeof(char)=1個(gè)字節(jié)逸邦；
(3)接下來為第三個(gè)成員type分配空間，該成員類型為int在扰，相對于結(jié)構(gòu)的起始地址的偏移量為9缕减，不是sizeof (int)=4的倍數(shù)，為了滿足對齊方式對偏移量的約束問題芒珠，VC自動(dòng)填充3個(gè)字節(jié)（這三個(gè)字節(jié)沒有放什么東西）桥狡，這時(shí)下一個(gè)可以分配的地址對于結(jié)構(gòu)的起始地址的偏移量為12，剛好是sizeof(int)=4的倍數(shù)皱卓，所以把type存放在偏移量為12的地方裹芝，該成員變量占用sizeof(int)=4個(gè)字節(jié)；
這時(shí)整個(gè)結(jié)構(gòu)的成員變量已經(jīng)都分配了空間好爬，總的占用的空間大小為：8+1+3+4=16局雄，剛好為結(jié)構(gòu)的字節(jié)邊界數(shù)（即結(jié)構(gòu)中占用最大空間的類型所占用的字節(jié)數(shù)sizeof(double)=8）的倍數(shù)，所以沒有空缺的字節(jié)需要填充存炮。所以整個(gè)結(jié)構(gòu)的大小為：sizeof(MyStruct)=8+1+ 3+4=16炬搭，其中有3個(gè)字節(jié)是VC自動(dòng)填充的，沒有放任何有意義的東西穆桂。
例2：大的在后宫盔，填充也大
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：
struct MyStruct
{
char dda;
double dda1;
int type
}享完；
這時(shí)候地址偏移和大小計(jì)算方式如下:
為上面的結(jié)構(gòu)分配空間的時(shí)候灼芭，VC根據(jù)成員變量出現(xiàn)的順序和對齊方式：
(1)先為第一個(gè)成員dda分配空間，該成員類型為char般又，其起始地址跟結(jié)構(gòu)的起始地址相同（偏移量 0 為sizeof(char)的倍數(shù)）严卖，占用sizeof(char)=1個(gè)字節(jié)趟济；
(2)接下來為第二個(gè)成員dda1分配空間硕舆，該成員類型為double灌闺，其想對于結(jié)構(gòu)的起始地址的偏移量為1，不是sizeof (double)=7的倍數(shù)堕义，為了滿足對齊方式對偏移量的約束問題猜旬，VC自動(dòng)填充7個(gè)字節(jié)（這7個(gè)字節(jié)沒有放什么東西），這時(shí)下一個(gè)可以分配的地址對于結(jié)構(gòu)的起始地址的偏移量為8，剛好是sizeof(double)=8的倍數(shù)洒擦，所以把dda1存放在偏移量為8的地方椿争，該成員變量占用sizeof(double)=8個(gè)字節(jié)；
(3)接下來為第三個(gè)成員type分配空間熟嫩，該成員類型為int秦踪，相對于結(jié)構(gòu)的起始地址的偏移量為16，剛好是sizeof(int)=4的倍數(shù)掸茅，所以把type存放在偏移量為16的地方洋侨，該成員變量占用sizeof(int)=4個(gè)字節(jié)；
這時(shí)整個(gè)結(jié)構(gòu)的成員變量已經(jīng)都分配了空間倦蚪，總的占用的空間大小為：1+7+8+4=20，不滿足結(jié)構(gòu)的字節(jié)邊界數(shù)（即結(jié)構(gòu)中占用最大空間的類型所占用的字節(jié)數(shù)sizeof(double)=8）的倍數(shù)边苹，所以VC自動(dòng)填充4個(gè)字節(jié)陵且。綜上，整個(gè)結(jié)構(gòu)的大小為：sizeof(MyStruc)為1+7+8+4+4=24个束。其中總的有7+4=11個(gè)字節(jié)是VC自動(dòng)填充的慕购，沒有放任何有意義的東西。
例3：設(shè)置最大對齊參數(shù)茬底，節(jié)省空間
我們也可屏蔽掉變量默認(rèn)的對齊方式沪悲，自己設(shè)定變量的對齊方式。VC中提供了 #pragma pack(n) 來設(shè)定變量以n字節(jié)對齊方式阱表。
這里n字節(jié)對齊的意思是說:
(1)結(jié)構(gòu)成員變量存放地址偏移按照兩種情況確定：如果n大于等于該成員變量類型所占字節(jié)殿如，則其偏移量滿足默認(rèn)對齊方式(即以成員變量類型大小對齊)；否則最爬，偏移量為n的倍數(shù)涉馁。
(2)結(jié)構(gòu)的總大小也按下面兩種情況確定：如果n大于等于最大的成員變量類型所占字節(jié)，那么結(jié)構(gòu)的總大小為占用空間最大的成員變量所占用的空間數(shù)的倍數(shù)爱致；否則烤送，必須為n的倍數(shù)。
下面舉例說明其用法糠悯。
#pragma pack(push) //保存對齊狀態(tài)
#pragma pack(4)//設(shè)定為4字節(jié)對齊
struct test
{
char m1;
double m4;
int m3;
};
#pragma pack(pop)//恢復(fù)對齊狀態(tài)
這時(shí)候地址偏移和大小計(jì)算方式如下:
以上結(jié)構(gòu)的大小為16帮坚，為此分配空間的時(shí)候，
(1)首先為m1分配空間互艾，該成員類型為char试和，同時(shí)sizeof(char)為1,小于我們自己設(shè)定的4字節(jié)，所以起始地址按照sizeof(char)=1對齊忘朝，和結(jié)構(gòu)起始地址一樣灰署，(偏移為0為sizeof(char)的倍數(shù))，m1占用1個(gè)字節(jié);
(2)接著開始為m4分配空間，該成員類型為double,同時(shí)sizeof(double)為8溉箕，大于我們自己設(shè)定的4字節(jié)晦墙，所以按照我們設(shè)置的4字節(jié)對齊，這時(shí)其偏移量為1肴茄，需要補(bǔ)足3個(gè)字節(jié)晌畅，使其偏移量為4，滿足為n=4的倍數(shù),m4占用8個(gè)字節(jié)寡痰；
(3)接著為m3分配空間抗楔，該成員類型為int，sizeof(int)為4拦坠，和設(shè)定的4字節(jié)一樣连躏，所以按照4字節(jié)對齊，這時(shí)其偏移量為12贞滨，正好滿足為4的倍數(shù)入热，m3占用4個(gè)字節(jié)。
這時(shí)已經(jīng)為所有成員變量分配了空間晓铆，對于整個(gè)結(jié)構(gòu)變量勺良，其中最大類型為double為8字節(jié)，大于我們設(shè)定的4字節(jié)骄噪，所以結(jié)構(gòu)總大小采用n=4的倍數(shù)尚困，這里目前共分配了16個(gè)字節(jié)正好是4的倍數(shù)，所以結(jié)構(gòu)大小為1+3+8+4=16链蕊。同理事甜，如果把上面的#pragma pack(4)改為#pragma pack(16)，那么我們可以得到結(jié)構(gòu)的大小為24滔韵。
從上面的例子我們可以看出讳侨，調(diào)整結(jié)構(gòu)成員變量的位置，或者設(shè)置對齊方式奏属，都會(huì)影響該結(jié)構(gòu)變量的存儲效率跨跨。同時(shí)設(shè)置對齊方式可能會(huì)影響速度。
五囱皿、其他
主要指出幾個(gè)額外需要注意的地方勇婴。
sizeof 應(yīng)用在C++中的類和結(jié)構(gòu)的處理情況是相同的
但有兩點(diǎn)需要注意：
- 結(jié)構(gòu)或者類中的靜態(tài)成員不對結(jié)構(gòu)或者類的大小產(chǎn)生影響，因?yàn)殪o態(tài)變量的存儲位置與結(jié)構(gòu)或者類的實(shí)例地址無關(guān)嘱腥。
- 沒有成員變量的結(jié)構(gòu)或類的大小為1耕渴，因?yàn)楸仨毐ＷC結(jié)構(gòu)或類的每一個(gè)實(shí)例在內(nèi)存中都有唯一的地址。
經(jīng)過實(shí)踐對于Linux如下代碼分別輸出的情況
-
C語言源文件
main.c內(nèi)容如下：#include struct mystruct { }; int main(int argc, char *argv[]) { printf("%d\n",sizeof(struct mystruct)); return 0; }采用
gcc main.c編譯之后齿兔，輸出結(jié)果顯示0橱脸，即空結(jié)構(gòu)體大小為0础米。采用
g++ main.c編譯之后，輸出結(jié)果顯示1添诉，即空結(jié)構(gòu)體大小為1屁桑。 -
C++語言源文件
main.cpp如下：#include class myclass { }; struct mystruct { }; int main(int argc, char *argv[]) { printf("%d,%d\n",sizeof(myclass),sizeof(struct mystruct)); return 0; }
采用 gcc main.cpp 無法編譯。
采用 g++ main.cpp 編譯之后栏赴，輸出結(jié)果顯示 1,1 即空類和結(jié)構(gòu)體大小均為1蘑斧。
參考資料
http://hi.baidu.com/ciw_blue/blog/item/28d74c3f6b134cea54e7239e.html
