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操作符以字節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號內的類型名。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、用于數據類型
sizeof使用形式:sizeof(type)
數據類型必須用括號括住。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括住。如sizeof (var_name),sizeof var_name等都是正確形式。帶括號的用法更普遍,大多數程序員采用這種形式。
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數據類型,如未知存儲大小的數組類型、未知內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)都不是正確形式。
三、sizeof的結果
sizeof操作符的結果類型是size_t,它在頭文件
中typedef為unsigned int類型。該類型保證能容納實現所建立的最大對象的字節大小。
1、若操作數具有類型char、unsigned char或signed char,其結果等于1。
ANSI C正式規定字符類型為1字節。
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,大小依賴于實現,一般可能分別為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類指針字節數為2,far、huge類指針字節數為4。一般Unix的指針字節數為4。
4、當操作數具有數組類型時,其結果是數組的總字節數。
5、聯合類型操作數的sizeof是其最大字節成員的字節數。結構類型操作數的sizeof是這種類型對象的總字節數,包括任何墊補在內。
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地址對齊。如double類型的結構成員x要放在被4整除的地址。
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分配和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
由于操作數的字節數在實現時可能出現變化,建議在涉及到操作數字節大小時用sizeof來代替常量計算。
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本文主要包括二個部分,第一部分重點介紹在VC中,怎么樣采用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會出現什么結果呢?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。你知道為什么在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對一些變量的起始地址做了“對齊”處理。在默認情況下,VC規定各成
員變量存放的起始地址相對于結構的起始地址的偏移量必須為該變量的類型所占用的字節數的倍數。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(變量存放的起始地址相對于結構的起始地址的偏移量)
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,空缺的字節VC會自動填充。同時VC為了確保結
構的大小為結構的字節邊界數(即該結構中占用最大空間的類型所占用的字節數)的倍數,所以在為最后一個成員變量申請空間后,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到底怎么樣來存放結構的。
struct MyStruct
{
double dda1;
char dda;
int type
};
為上面的結構分配空間的時候,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分配空間,其起始地址跟結構的起始地址相同(剛好
偏移量0剛好為sizeof(double)的倍數),該成員變量占用sizeof(double)=8個字節;接下來為第二個成員dda分配空間,這時
下一個可以分配的地址對于結構的起始地址的偏移量為8,是sizeof(char)的倍數,所以把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個字節;接下來為第三個成員type分配空間,這時下一個可以分配的地址對于結構的起始地址的偏移量為9,不是
sizeof(int)=4的倍數,為了滿足對齊方式對偏移量的約束問題,VC自動填充3個字節(這三個字節沒有放什么東西),這時下一個可以分配的地址
對于結構的起始地址的偏移量為12,剛好是sizeof(int)=4的倍數,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個字節;這時整個結構的成員變量已經都分配了空間,總的占用的空間大小為:8+1+3+4=16,剛好為結構的字節邊界數(即結構中占用最
大空間的類型所占用的字節數sizeof(double)=8)的倍數,所以沒有空缺的字節需要填充。所以整個結構的大小為:sizeof
(MyStruct)=8+1+3+4=16,其中有3個字節是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:
struct MyStruct
{
char dda;
double dda1;
int type
};
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。結合上面提到的分配空間的一些原則,分析下VC怎么樣為上面的結構分配空間的。(簡單說明)
struct MyStruct
{
char dda;//偏移量為0,滿足對齊方式,dda占用1個字節;
double dda1;//下一個可用的地址的偏移量為1,不是sizeof(double)=8
//的倍數,需要補足7個字節才能使偏移量變為8(滿足對齊
//方式),因此VC自動填充7個字節,dda1存放在偏移量為8
//的地址上,它占用8個字節。
int type;//下一個可用的地址的偏移量為16,是sizeof(int)=4的倍
//數,滿足int的對齊方式,所以不需要VC自動填充,type存
//放在偏移量為16的地址上,它占用4個字節。
};//所有成員變量都分配了空間,空間總的大小為1+7+8+4=20,不是結構
//的節邊界數(即結構中占用最大空間的類型所占用的字節數sizeof
//(double)=8)的倍數,所以需要填充4個字節,以滿足結構的大小為
//sizeof(double)=8的倍數。
?
所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個字節是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確實提高CPU存儲變量的速度,但是有時候也帶來了一些麻煩,我們也屏蔽掉變量默認的對齊方式,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字節對齊方式。n字節對齊就是說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數,那么偏
移量必須滿足默認的對齊方式,第二、如果n小于該變量的類型所占用的字節數,那么偏移量為n的倍數,不用滿足默認的對齊方式。結構的總大小也有個約束條
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數,那么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) //保存對齊狀態
#pragma pack(4)//設定為4字節對齊
struct test
{
char m1;
double m4;
int m3;
};
#pragma pack(pop)//恢復對齊狀態
以上結構的大小為16,下面分析其存儲情況,首先為m1分配空間,其偏移量為0,滿足我們自己設定的對齊方式(4字節對齊),m1占用1個字
節。接著開始為m4分配空間,這時其偏移量為1,需要補足3個字節,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。接著為m3分配空間,這時其偏移量為12,滿足為4的倍數,m3占用4個字節。這時已經為所有成員變量分配了空間,共分配了16個字節,滿足
為n的倍數。如果把上面的#pragma pack(4)改為#pragma
pack(16),那么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有著許多的用法,而且很容易引起一些錯誤。下面根據sizeof后面的參數對sizeof的用法做個總結。
A. 參數為數據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個字節,在32位系統中占4個字節。
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個字節。
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、結構或者類中的靜態成員不對結構或者類的大小產生影響,因為靜態變量的存儲位置與結構或者類的實例地址無關。
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
個實例在內存中都有唯一的地址。
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的返回類型為int,所以相當于
//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的分配變量的分配策略,這樣的話可以避免一些錯誤。
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sizeof詳解
1、什么是sizeof
??? 首先看一下sizeof在msdn上的定義:
??? The sizeof keyword gives the amount of storage, in bytes,
associated with a variable or a type (including aggregate types). This
keyword returns a value of type size_t.
???
看到return這個字眼,是不是想到了函數?錯了,sizeof不是一個函數,你見過給一個函數傳參數,而不加括號的嗎?sizeof可以,所以
sizeof不是函數。網上有人說sizeof是一元操作符,但是我并不這么認為,因為sizeof更像一個特殊的宏,它是在編譯階段求值的。舉個例子:
cout<<sizeof(int)<<endl; // 32位機上int長度為4
cout<<sizeof(1==2)<<endl; // == 操作符返回bool類型,相當于 cout<<sizeof(bool)<<endl;
??? 在編譯階段已經被翻譯為:
cout<<4<<endl;
cout<<1<<endl;
??? 這里有個陷阱,看下面的程序:
int a = 0;
cout<<sizeof(a=3)<<endl;
cout<<a<<endl;
???
輸出為什么是4,0而不是期望中的4,3???就在于sizeof在編譯階段處理的特性。由于sizeof不能被編譯成機器碼,所以sizeof作用范圍
內,也就是()里面的內容也不能被編譯,而是被替換成類型。=操作符返回左操作數的類型,所以a=3相當于int,而代碼也被替換為:
int a = 0;
cout<<4<<endl;
cout<<a<<endl;
??? 所以,sizeof是不可能支持鏈式表達式的,這也是和一元操作符不一樣的地方。
??? 結論:不要把sizeof當成函數,也不要看作一元操作符,把他當成一個特殊的編譯預處理。
2、sizeof的用法
??? sizeof有兩種用法:
?
??? (1)sizeof(object)
??? 也就是對對象使用sizeof,也可以寫成sizeof object 的形式。例如:
??? (2)sizeof(typename)
??? 也就是對類型使用sizeof,注意這種情況下寫成sizeof typename是非法的。下面舉幾個例子說明一下:
int i = 2;
cout<<sizeof(i)<<endl; // sizeof(object)的用法,合理
cout<<sizeof i<<endl; // sizeof object的用法,合理
cout<<sizeof 2<<endl; // 2被解析成int類型的object, sizeof object的用法,合理
cout<<sizeof(2)<<endl; // 2被解析成int類型的object, sizeof(object)的用法,合理
cout<<sizeof(int)<<endl;// sizeof(typename)的用法,合理
cout<<sizeof int<<endl; // 錯誤!對于操作符,一定要加()
??? 可以看出,加()是永遠正確的選擇。
??? 結論:不論sizeof要對誰取值,最好都加上()。
3、數據類型的sizeof
(1)C++固有數據類型
??? 32位C++中的基本數據類型,也就char,short int(short),int,long int(long),float,double, long double
大小分別是:1,2,4,4,4,8, 10。
??? 考慮下面的代碼:
cout<<sizeof(unsigned int) == sizeof(int)<<endl; // 相等,輸出 1
??? unsigned影響的只是最高位bit的意義,數據長度不會被改變的。
??? 結論:unsigned不能影響sizeof的取值。
(2)自定義數據類型
??? typedef可以用來定義C++自定義類型。考慮下面的問題:
typedef short WORD;
typedef long DWORD;
cout<<(sizeof(short) == sizeof(WORD))<<endl; // 相等,輸出1
cout<<(sizeof(long) == sizeof(DWORD))<<endl; // 相等,輸出1
??? 結論:自定義類型的sizeof取值等同于它的類型原形。
(3)函數類型
??? 考慮下面的問題:
int f1(){return 0;};
double f2(){return 0.0;}
void f3(){}
cout<<sizeof(f1())<<endl; // f1()返回值為int,因此被認為是int
cout<<sizeof(f2())<<endl; // f2()返回值為double,因此被認為是double
cout<<sizeof(f3())<<endl; // 錯誤!無法對void類型使用sizeof
cout<<sizeof(f1)<<endl;? // 錯誤!無法對函數指針使用sizeof??
cout<<sizeof*f2<<endl;? // *f2,和f2()等價,因為可以看作object,所以括號不是必要的。被認為是double
??? 結論:對函數使用sizeof,在編譯階段會被函數返回值的類型取代,
4、指針問題
??? 考慮下面問題:
cout<<sizeof(string*)<<endl; // 4
cout<<sizeof(int*)<<endl; // 4
cout<<sizof(char****)<<endl; // 4
??? 可以看到,不管是什么類型的指針,大小都是4的,因為指針就是32位的物理地址。
??? 結論:只要是指針,大小就是4。(64位機上要變成8也不一定)。
???
順便唧唧歪歪幾句,C++中的指針表示實際內存的地址。和C不一樣的是,C++中取消了模式之分,也就是不再有small,middle,big,取而代
之的是統一的flat。flat模式采用32位實地址尋址,而不再是c中的 segment:offset模式。舉個例子,假如有一個指向地址
f000:8888的指針,如果是C類型則是8888(16位,
只存儲位移,省略段),far類型的C指針是f0008888(32位,高位保留段地址,地位保留位移),C++類型的指針是f8888(32位,相當于
段地址*16 + 位移,但尋址范圍要更大)。
5、數組問題
??? 考慮下面問題:
char a[] = "abcdef";
int b[20] = {3, 4};
char c[2][3] = {"aa", "bb"};
cout<<sizeof(a)<<endl; // 7
cout<<sizeof(b)<<endl; // 20
cout<<sizeof(c)<<endl; // 6
??? 數組a的大小在定義時未指定,編譯時給它分配的空間是按照初始化的值確定的,也就是7。c是多維數組,占用的空間大小是各維數的乘積,也就是6。可以看出,數組的大小就是他在編譯時被分配的空間,也就是各維數的乘積*數組元素的大小。
??? 結論:數組的大小是各維數的乘積*數組元素的大小。
??? 這里有一個陷阱:
int *d = new int[10];
cout<<sizeof(d)<<endl; // 4
??? d是我們常說的動態數組,但是他實質上還是一個指針,所以sizeof(d)的值是4。
??? 再考慮下面的問題:
double* (*a)[3][6];
cout<<sizeof(a)<<endl;? // 4
cout<<sizeof(*a)<<endl;? // 72
cout<<sizeof(**a)<<endl; // 24
cout<<sizeof(***a)<<endl; // 4
cout<<sizeof(****a)<<endl; // 8
??? 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,所以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]的多維數組類型,因此sizeof(*a)=
3*6*sizeof(double*)=72。同樣的,**a表示一個double*[6]類型的數組,所以sizeof(**a)=6*sizeof
(double*)=24。***a就表示其中的一個元素,也就是double*了,所以sizeof(***a)=4。至于****a,就是一個
double了,所以sizeof(****a)=sizeof(double)=8。
6、向函數傳遞數組的問題。
??? 考慮下面的問題:
#include <iostream>
using namespace std;
int Sum(int i[])
{
int sumofi = 0;
for (int j = 0; j < sizeof(i)/sizeof(int); j++) //實際上,sizeof(i) = 4
{
? sumofi += i[j];
}
return sumofi;
}
int main()
{
int allAges[6] = {21, 22, 22, 19, 34, 12};
cout<<Sum(allAges)<<endl;
system("pause");
return 0;
}
??? Sum的本意是用sizeof得到數組的大小,然后求和。但是實際上,傳入自函數Sum的,只是一個int 類型的指針,所以sizeof(i)=4,而不是24,所以會產生錯誤的結果。解決這個問題的方法使是用指針或者引用。
??? 使用指針的情況:
int Sum(int (*i)[6])
{
int sumofi = 0;
for (int j = 0; j < sizeof(*i)/sizeof(int); j++) //sizeof(*i) = 24
{
? sumofi += (*i)[j];
}
return sumofi;
}
int main()
{
int allAges[] = {21, 22, 22, 19, 34, 12};
cout<<Sum(&allAges)<<endl;
system("pause");
return 0;
}
???
在這個Sum里,i是一個指向i[6]類型的指針,注意,這里不能用int Sum(int
(*i)[])聲明函數,而是必須指明要傳入的數組的大小,不然sizeof(*i)無法計算。但是在這種情況下,再通過sizeof來計算數組大小已經
沒有意義了,因為此時大小是指定為6的。
使用引用的情況和指針相似:
int Sum(int (&i)[6])
{
int sumofi = 0;
for (int j = 0; j < sizeof(i)/sizeof(int); j++)
{
? sumofi += i[j];
}
return sumofi;
}
int main()
{
int allAges[] = {21, 22, 22, 19, 34, 12};
cout<<Sum(allAges)<<endl;
system("pause");
return 0;
}
??? 這種情況下sizeof的計算同樣無意義,所以用數組做參數,而且需要遍歷的時候,函數應該有一個參數來說明數組的大小,而數組的大小在數組定義的作用域內通過sizeof求值。因此上面的函數正確形式應該是:
#include <iostream>
using namespace std;
int Sum(int *i, unsigned int n)
{
int sumofi = 0;
for (int j = 0; j < n; j++)
{
? sumofi += i[j];
}
return sumofi;
}
int main()
{
int allAges[] = {21, 22, 22, 19, 34, 12};
cout<<Sum(i, sizeof(allAges)/sizeof(int))<<endl;
system("pause");
return 0;
}
7、字符串的sizeof和strlen
??? 考慮下面的問題:
char a[] = "abcdef";
char b[20] = "abcdef";
string s = "abcdef";
cout<<strlen(a)<<endl;? // 6,字符串長度
cout<<sizeof(a)<<endl;? // 7,字符串容量
cout<<strlen(b)<<endl;? // 6,字符串長度
cout<<strlen(b)<<endl;? // 20,字符串容量
cout<<sizeof(s)<<endl;? // 12, 這里不代表字符串的長度,而是string類的大小
cout<<strlen(s)<<endl;? // 錯誤!s不是一個字符指針。
a[1] = '\0';
cout<<strlen(a)<<endl;? // 1
cout<<sizeof(a)<<endl;? // 7,sizeof是恒定的
???
strlen是尋找從指定地址開始,到出現的第一個0之間的字符個數,他是在運行階段執行的,而sizeof是得到數據的大小,在這里是得到字符串的容
量。所以對同一個對象而言,sizeof的值是恒定的。string是C++類型的字符串,他是一個類,所以sizeof(s)表示的并不是字符串的長
度,而是類string的大小。strlen(s)根本就是錯誤的,因為strlen的參數是一個字符指針,如果想用strlen得到s字符串的長度,應
該使用sizeof(s.c_str()),因為string的成員函數c_str()返回的是字符串的首地址。實際上,string類提供了自己的成員
函數來得到字符串的容量和長度,分別是Capacity()和Length()。string封裝了常用了字符串操作,所以在C++開發過程中,最好使用
string代替C類型的字符串。
8、從union的sizeof問題看cpu的對界
??? 考慮下面問題:(默認對齊方式)
union u
{
? double a;
? int b;
};
union u2
{
? char a[13];
? int b;
};
union u3
{
? char a[13];
? char b;
};
cout<<sizeof(u)<<endl;? // 8
cout<<sizeof(u2)<<endl;? // 16
cout<<sizeof(u3)<<endl;? // 13
???
都知道union的大小取決于它所有的成員中,占用空間最大的一個成員的大小。所以對于u來說,大小就是最大的double類型成員a了,所以
sizeof(u)=sizeof(double)=8。但是對于u2和u3,最大的空間都是char[13]類型的數組,為什么u3的大小是13,而
u2是16呢?關鍵在于u2中的成員int
b。由于int類型成員的存在,使u2的對齊方式變成4,也就是說,u2的大小必須在4的對界上,所以占用的空間變成了16(最接近13的對界)。
??? 結論:復合數據類型,如union,struct,class的對齊方式為成員中對齊方式最大的成員的對齊方式。
???
順便提一下CPU對界問題,32的C++采用8位對界來提高運行速度,所以編譯器會盡量把數據放在它的對界上以提高內存命中率。對界是可以更改的,使用
#pragma
pack(x)宏可以改變編譯器的對界方式,默認是8。C++固有類型的對界取編譯器對界方式與自身大小中較小的一個。例如,指定編譯器按2對界,int
類型的大小是4,則int的對界為2和4中較小的2。在默認的對界方式下,因為幾乎所有的數據類型都不大于默認的對界方式8(除了long
double),所以所有的固有類型的對界方式可以認為就是類型自身的大小。更改一下上面的程序:
#pragma pack(2)
union u2
{
? char a[13];
? int b;
};
union u3
{
? char a[13];
? char b;
};
#pragma pack(8)
cout<<sizeof(u2)<<endl;? // 14
cout<<sizeof(u3)<<endl;? // 13
??? 由于手動更改對界方式為2,所以int的對界也變成了2,u2的對界取成員中最大的對界,也是2了,所以此時sizeof(u2)=14。
??? 結論:C++固有類型的對界取編譯器對界方式與自身大小中較小的一個。
9、struct的sizeof問題
??? 因為對齊問題使結構體的sizeof變得比較復雜,看下面的例子:(默認對齊方式下)
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,但是因為對界問題,導致他們的大小不同。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。然后開始擺放每個元
素。
???
對于s1,首先把a放到8的對界,假定是0,此時下一個空閑的地址是1,但是下一個元素d是double類型,要放到8的對界上,離1最接近的地址是8
了,所以d被放在了8,此時下一個空閑地址變成了16,下一個元素c的對界是4,16可以滿足,所以c放在了16,此時下一個空閑地址變成了20,下一個
元素d需要對界1,也正好落在對界上,所以d放在了20,結構體在地址21處結束。由于s1的大小需要是8的倍數,所以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,此時下一個空閑地址是1,下一個元素的對界也是1,所以b擺放在1,下一個空閑地址變成了2;下一個元素c的
對界是4,所以取離2最近的地址4擺放c,下一個空閑地址變成了8,下一個元素d的對界是8,所以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。
??? 這里有個陷阱,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),所以在s3和s4中才有這樣的差異。
??? 所以,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里的元素。
10、不要讓double干擾你的位域
??? 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,所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存在會干涉到位域(sizeof的算法參考上一節),所以使用位域的的時候,最好把float類型和double類型放在程序的開始或者最后。