在所有說(shuō)明之前,給大家出一道題目:
int a=256;
printf("%d\n", sizeof(++a));
printf("%d\n", a);
那么到底打印的是多少呢?
應(yīng)該是4和256,我想第一個(gè)答案大家應(yīng)該已經(jīng)沒(méi)有問(wèn)題了,但是為什么在++a以后,a的數(shù)值還是沒(méi)有發(fā)生變化呢?因?yàn)閟izeof()是一個(gè)運(yùn)算符,在其中的所有的運(yùn)算都是無(wú)效的,所以++a根本就沒(méi)有運(yùn)行。
上面的一個(gè)例子提醒我們,雖然sizeof看這簡(jiǎn)單,但是其中還是有很多的問(wèn)題值得討論的,呵呵。
一、sizeof的概念
sizeof是C語(yǔ)言的一種單目操作符,如C語(yǔ)言的其他操作符++、--等。它并不是函數(shù)。sizeof操作符以字節(jié)形式給出了其操作數(shù)的存儲(chǔ)大小。操作數(shù)可以是一個(gè)表達(dá)式或括在括號(hào)內(nèi)的類型名。操作數(shù)的存儲(chǔ)大小由操作數(shù)的類型決定。
二、sizeof的使用方法
1、用于數(shù)據(jù)類型
sizeof使用形式:sizeof(type)
數(shù)據(jù)類型必須用括號(hào)括住。如sizeof(int)。
2、用于變量
sizeof使用形式:sizeof(var_name)或sizeof var_name
變量名可以不用括號(hào)括住。如sizeof (var_name),sizeof var_name等都是正確形式。帶括號(hào)的用法更普遍,大多數(shù)程序員采用這種形式。
注意:sizeof操作符不能用于函數(shù)類型,不完全類型或位字段。不完全類型指具有未知存儲(chǔ)大小的數(shù)據(jù)類型,如未知存儲(chǔ)大小的數(shù)組類型、未知內(nèi)容的結(jié)構(gòu)或聯(lián)合類型、void類型等。
如sizeof(max)若此時(shí)變量max定義為int max(),sizeof(char_v) 若此時(shí)char_v定義為char char_v [MAX]且MAX未知,sizeof(void)都不是正確形式。
三、sizeof的結(jié)果
sizeof操作符的結(jié)果類型是size_t,它在頭文件
中typedef為unsigned int類型。該類型保證能容納實(shí)現(xiàn)所建立的最大對(duì)象的字節(jié)大小。
1、若操作數(shù)具有類型char、unsigned char或signed char,其結(jié)果等于1。
ANSI C正式規(guī)定字符類型為1字節(jié)。
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(méi)有具體規(guī)定,大小依賴于實(shí)現(xiàn),一般可能分別為2、2、2、
2、 4、4、4、8、10。
3、當(dāng)操作數(shù)是指針時(shí),sizeof依賴于編譯器。例如Microsoft C/C++7.0中,near類指針字節(jié)數(shù)為2,far、huge類指針字節(jié)數(shù)為4。一般Unix的指針字節(jié)數(shù)為4。
4、當(dāng)操作數(shù)具有數(shù)組類型時(shí),其結(jié)果是數(shù)組的總字節(jié)數(shù)。
5、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)。結(jié)構(gòu)類型操作數(shù)的sizeof是這種類型對(duì)象的總字節(jié)數(shù),包括任何墊補(bǔ)在內(nèi)。
讓我們看如下結(jié)構(gòu):
struct {char b; double x;} a;
在某些機(jī)器上sizeof(a)=12,而一般sizeof(char)+ sizeof(double)=9。
這是因?yàn)榫幾g器在考慮對(duì)齊問(wèn)題時(shí),在結(jié)構(gòu)中插入空位以控制各成員對(duì)象的地址對(duì)齊。如double類型的結(jié)構(gòu)成員x要放在被4整除的地址。
6、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。
四、sizeof與其他操作符的關(guān)系
sizeof的優(yōu)先級(jí)為2級(jí),比/、%等3級(jí)運(yùn)算符優(yōu)先級(jí)高。它可以與其他操作符一起組成表達(dá)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(gè)主要用途是與存儲(chǔ)分配和I/O系統(tǒng)那樣的例程進(jìn)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(gè)的主要用途是計(jì)算數(shù)組中元素的個(gè)數(shù)。例如:
void * memset(void * s,int c,sizeof(s))。
六、建議
由于操作數(shù)的字節(jié)數(shù)在實(shí)現(xiàn)時(shí)可能出現(xiàn)變化,建議在涉及到操作數(shù)字節(jié)大小時(shí)用sizeof來(lái)代替常量計(jì)算。
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本文主要包括二個(gè)部分,第一部分重點(diǎn)介紹在VC中,怎么樣采用sizeof來(lái)求結(jié)構(gòu)的大小,以及容易出現(xiàn)的問(wèn)題,并給出解決問(wèn)題的方法,第二部分總結(jié)出VC中sizeof的主要用法。
1、 sizeof應(yīng)用在結(jié)構(gòu)上的情況
請(qǐng)看下面的結(jié)構(gòu):
struct MyStruct
{
double dda1;
char dda;
int type
};
對(duì)結(jié)構(gòu)MyStruct采用sizeof會(huì)出現(xiàn)什么結(jié)果呢?sizeof(MyStruct)為多少呢?也許你會(huì)這樣求:
sizeof(MyStruct)=sizeof(double)+sizeof(char)+sizeof(int)=13
但是當(dāng)在VC中測(cè)試上面結(jié)構(gòu)的大小時(shí),你會(huì)發(fā)現(xiàn)sizeof(MyStruct)為16。你知道為什么在VC中會(huì)得出這樣一個(gè)結(jié)果嗎?
其
實(shí),這是VC對(duì)變量存儲(chǔ)的一個(gè)特殊處理。為了提高CPU的存儲(chǔ)速度,VC對(duì)一些變量的起始地址做了"對(duì)齊"處理。在默認(rèn)情況下,VC規(guī)定各成員變量存放的
起始地址相對(duì)于結(jié)構(gòu)的起始地址的偏移量必須為該變量的類型所占用的字節(jié)數(shù)的倍數(shù)。下面列出常用類型的對(duì)齊方式(vc6.0,32位系統(tǒng))。
類型
對(duì)齊方式(變量存放的起始地址相對(duì)于結(jié)構(gòu)的起始地址的偏移量)
Char
偏移量必須為sizeof(char)即1的倍數(shù)
int
偏移量必須為sizeof(int)即4的倍數(shù)
float
偏移量必須為sizeof(float)即4的倍數(shù)
double
偏移量必須為sizeof(double)即8的倍數(shù)
Short
偏移量必須為sizeof(short)即2的倍數(shù)
各
成員變量在存放的時(shí)候根據(jù)在結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的順序依次申請(qǐng)空間,同時(shí)按照上面的對(duì)齊方式調(diào)整位置,空缺的字節(jié)VC會(huì)自動(dòng)填充。同時(shí)VC為了確保結(jié)構(gòu)的大小為結(jié)
構(gòu)的字節(jié)邊界數(shù)(即該結(jié)構(gòu)中占用最大空間的類型所占用的字節(jié)數(shù))的倍數(shù),所以在為最后一個(gè)成員變量申請(qǐng)空間后,還會(huì)根據(jù)需要自動(dòng)填充空缺的字節(jié)。
下面用前面的例子來(lái)說(shuō)明VC到底怎么樣來(lái)存放結(jié)構(gòu)的。
struct MyStruct
{
double dda1;
char dda;
int type
};
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(duì)齊方式,先為第一個(gè)成員dda1分配空間,其起始地址跟結(jié)構(gòu)的起始地址相同(剛好偏移量0剛好
為sizeof(double)的倍數(shù)),該成員變量占用sizeof(double)=8個(gè)字節(jié);接下來(lái)為第二個(gè)成員dda分配空間,這時(shí)下一個(gè)可以分
配的地址對(duì)于結(jié)構(gòu)的起始地址的偏移量為8,是sizeof(char)的倍數(shù),所以把dda存放在偏移量為8的地方滿足對(duì)齊方式,該成員變量占用
sizeof(char)=1個(gè)字節(jié);接下來(lái)為第三個(gè)成員type分配空間,這時(shí)下一個(gè)可以分配的地址對(duì)于結(jié)構(gòu)的起始地址的偏移量為9,不是
sizeof (int)=4的倍數(shù),為了滿足對(duì)齊方式對(duì)偏移量的約束問(wèn)題,VC自動(dòng)填充3個(gè)字節(jié)(這三個(gè)字節(jié)沒(méi)有放什么東西),這時(shí)下一個(gè)可以分配的地
址對(duì)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),所以把type存放在偏移量為12的地方,該成員變量占用sizeof
(int)=4個(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,總的占用的空間大小為:8+1+3+4=16,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(méi)有空缺的字節(jié)需要填充。所以整個(gè)結(jié)構(gòu)的大小為:sizeof
(MyStruct)=8+1+ 3+4=16,其中有3個(gè)字節(jié)是VC自動(dòng)填充的,沒(méi)有放任何有意義的東西。
下面再舉個(gè)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:
struct MyStruct
{
char dda;
double dda1;
int type
};
這個(gè)結(jié)構(gòu)占用的空間為多大呢?在VC6.0環(huán)境下,可以得到sizeof(MyStruc)為24。結(jié)合上面提到的分配空間的一些原則,分析下VC怎么樣為上面的結(jié)構(gòu)分配空間的。(簡(jiǎn)單說(shuō)明)
struct MyStruct
{
char dda;//偏移量為0,滿足對(duì)齊方式,dda占用1個(gè)字節(jié);
double dda1;//下一個(gè)可用的地址的偏移量為1,不是sizeof(double)=8
//的倍數(shù),需要補(bǔ)足7個(gè)字節(jié)才能使偏移量變?yōu)?(滿足對(duì)齊
//方式),因此VC自動(dòng)填充7個(gè)字節(jié),dda1存放在偏移量為8
//的地址上,它占用8個(gè)字節(jié)。
int type;//下一個(gè)可用的地址的偏移量為16,是sizeof(int)=4的倍
//數(shù),滿足int的對(duì)齊方式,所以不需要VC自動(dòng)填充,type存
//放在偏移量為16的地址上,它占用4個(gè)字節(jié)。
};//所有成員變量都分配了空間,空間總的大小為1+7+8+4=20,不是結(jié)構(gòu)
//的節(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),所以需要填充4個(gè)字節(jié),以滿足結(jié)構(gòu)的大小為
//sizeof(double)=8的倍數(shù)。
所以該結(jié)構(gòu)總的大小為:sizeof(MyStruc)為1+7+8+4+4=24。其中總的有7+4=11個(gè)字節(jié)是VC自動(dòng)填充的,沒(méi)有放任何有意義的東西。
VC對(duì)結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)的特殊處理確實(shí)提高CPU存儲(chǔ)變量的速度,但是有時(shí)候也帶來(lái)了一些麻煩,我們也屏蔽掉變量默認(rèn)的對(duì)齊方式,自己可以設(shè)定變量的對(duì)齊方式。
#pragma pack(n)
VC
中提供了#pragma pack(n)來(lái)設(shè)定變量以n字節(jié)對(duì)齊方式。n字節(jié)對(duì)齊就是說(shuō)變量存放的起始地址的偏移量有兩種情況:第一、如果n大于等于該變
量所占用的字節(jié)數(shù),那么偏移量必須滿足默認(rèn)的對(duì)齊方式,第二、如果n小于該變量的類型所占用的字節(jié)數(shù),那么偏移量為n的倍數(shù),不用滿足默認(rèn)的對(duì)齊方式。結(jié)
構(gòu)的總大小也有個(gè)約束條件,分下面兩種情況:如果n大于所有成員變量類型所占用的字節(jié)數(shù),那么結(jié)構(gòu)的總大小必須為占用空間最大的變量占用的空間數(shù)的倍數(shù);
否則必須為n的倍數(shù)。下面舉例說(shuō)明其用法。
#pragma pack(push) //保存對(duì)齊狀態(tài)
#pragma pack(4)//設(shè)定為4字節(jié)對(duì)齊
struct test
{
char m1;
double m4;
int m3;
};
#pragma pack(pop)//恢復(fù)對(duì)齊狀態(tài)
以
上結(jié)構(gòu)的大小為16,下面分析其存儲(chǔ)情況,首先為m1分配空間,其偏移量為0,滿足我們自己設(shè)定的對(duì)齊方式(4字節(jié)對(duì)齊),m1占用1個(gè)字節(jié)。接著開(kāi)始為
m4分配空間,這時(shí)其偏移量為1,需要補(bǔ)足3個(gè)字節(jié),這樣使偏移量滿足為n=4的倍數(shù)(因?yàn)閟izeof(double)大于n),m4占用8個(gè)字節(jié)。
接著為m3分配空間,這時(shí)其偏移量為12,滿足為4的倍數(shù),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,共分配了16個(gè)字節(jié),滿足為n的倍數(shù)。
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。(請(qǐng)讀者自己分析)
2、 sizeof用法總結(jié)
在VC中,sizeof有著許多的用法,而且很容易引起一些錯(cuò)誤。下面根據(jù)sizeof后面的參數(shù)對(duì)sizeof的用法做個(gè)總結(jié)。
A. 參數(shù)為數(shù)據(jù)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(tǒng)系統(tǒng)或者不同編譯器得到的結(jié)果可能是不同的。例如int類型在16位系統(tǒng)中占2個(gè)字節(jié),在32位系統(tǒng)中占4個(gè)字節(jié)。
B. 參數(shù)為數(shù)組或指針。下面舉例說(shuō)明.
int a[50]; //sizeof(a)=4*50=200; 求數(shù)組所占的空間大小
int *a=new int[50];// sizeof(a)=4; a為一個(gè)指針,sizeof(a)是求指針
//的大小,在32位系統(tǒng)中,當(dāng)然是占4個(gè)字節(jié)。
C. 參數(shù)為結(jié)構(gòu)或類。Sizeof應(yīng)用在類和結(jié)構(gòu)的處理情況是相同的。但有兩點(diǎn)需要注意,第一、結(jié)構(gòu)或者類中的靜態(tài)成員不對(duì)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(chǔ)位置與結(jié)構(gòu)或者類的實(shí)例地址無(wú)關(guān)。
第二、沒(méi)有成員變量的結(jié)構(gòu)或類的大小為1,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。
下面舉例說(shuō)明,
Class Test{int a;static double c};//sizeof(Test)=4.
Test *s;//sizeof(s)=4,s為一個(gè)指針。
Class test1{ };//sizeof(test1)=1;
D. 參數(shù)為其他。下面舉例說(shuō)明。
int func(char s[5]);
{
cout<<sizeof(s);//這里將輸出4,本來(lái)s為一個(gè)數(shù)組,但由于做為函
//數(shù)的參數(shù)在傳遞的時(shí)候系統(tǒng)處理為一個(gè)指針,所
//以sizeof(s)實(shí)際上為求指針的大小。
return 1;
}
sizeof(func("1234"))=4//因?yàn)閒unc的返回類型為int,所以相當(dāng)于
//求sizeof(int).
以上為sizeof的基本用法,在實(shí)際的使用中要注意分析VC的分配變量的分配策略,這樣的話可以避免一些錯(cuò)誤。