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交换两个变量是非常古老的话题了,然而本文绝对保证给你新鲜的感觉Q本文涉及到最单的“不用临时变量交换两个整数”q涉及到如果利用异或来实C个指针、两个QҎ的交换,要知道指针的点数是不允许直接异或运的哦;同时本文q阐qC如何交换用户自定义类型及其指针?/p>
本文完全是个由发挥之作,Ƣ迎q大砖家来拍砖,我个人感觉文中必然有很多不Q甚至错误之处,qƈ非我谦虚Q事实上我写本文的目的就是希望在挨砖板中成长Q新人或许看不懂很多东西Q如果你看不懂,那么׃要随便膜拜,因ؓ看不懂的或许原本是错的Q高手看完后如果本文写得q可以,那么L下好评,以供新手参考本文是否有阅读本文的必要,如果觉得本文完全是垃圾,那么请不要客气,您可以赤裸地Q露骨地指出本文的错误和不Q让本h在批评中q步Q但请不要进行hw攻击,谢谢Q?/p>
准备工作
׃本文涉及C换两个用戯定义cd的变量,Z举例方便Q本文定义如下的Personc?其中省略了拷贝构造函数的重写Q因为本文不用到?:
Z后文表述方便Q这里再定义Personcȝ两个对象和两个指针,定义如下Q?/p>
Person youngMan(18,” young man”);
Person oldMan(81,” old man”);
Person* pYoungMan = &youngMan;
Person* pOldMan = &oldMan;
最常见的交换两个对象的Ҏ:GeneralSwap
通常Q我们ؓ了交换两个变量都采取下面的方法来实现Q它需要一个时变量:
昄Zh都知道这个写法,但是我仍然觉得有必要重点x几点Q?、注意函数的参数是引?也可指针)Qؓ什么我׃解释了;2、这个交换函数基本上是最单、最通用的,单到Zh都会写,通用到它几乎可适用于Q何数据类型:char , int , long , float, double{各U系l自定义数学cd(无符LQ带W号?Q用戯定义数据cd(需要有默认构造函敎ͼ否则语句T temp;会报?Q以及各U指?pȝ自定义类型的指针Q和用户自定义类型的指针)。当然用戯定义cd中如果包含了指针数据成员Q那么需要重载赋D符Q事实上q样的用戯定义c,你都应该自己重写赋D符、拷贝构造函敎ͼ否则不但不能使用GeneralSwapQ其他涉及到拯和赋值的操作都可能导致出错!
利用GeneralSwap交换两个用户自定义对?/strong>
下面深入探讨一下关于用戯定义对象的交换问题:针对准备工作中的Personcȝ两个对象youngMan和oldMan语句GeneralSwap(youngMan,oldMan);能实C们的交换。短短一行代码就能实现将一?8岁的花季男跟一?1岁的老头子掉包,q像不像是耍魔术啊Q呵c要注意了,该交换代码虽短,但涉及到默认构造函数的调用(GeneralSwap中的T temp;语句)和赋D符重蝲函数的调?GeneralSwap中的三个赋D??/p>
或许您很这么用吧,事实上在我写本文之前Q我都没真正交换q两个自定义的对象,通常我们都不愿意q么交换两个自定义对象。原因是效率太低Q或怽要问Q万一有的应用是需要交换两个自定义的对象怎么办?好办Q用指针啊!对,指针的好处就是效率高Qؓ什么C++比java效率高,原因之一是java取消了指针。下面的W一行代码就是交换两个Personcȝ指针Q?/p>
GeneralSwap(pYoungMan,pOldMan);
//GeneralSwap(*pYoungMan,* pOldMan); //效率?/p>
Z么用指针就效率高了呢?原因是指针就是地址Q地址是整数Q于是问题等价于交换两个整数Q因此它不调用赋D符重蝲函数Q只要你在应用程序中始终通过指向对象的指针来讉K对象Q那么交换两个指针就能达C换对象的目的。注意被注释掉的W二行代码,它是正确的,但是它又回到了交换两个实际对象,其效率低Q最好不要这么用Q?/p>
对于q个最常见、最单的GeneralSwap我都废话了一大堆Q而且q扯Z一个没多少用的关于用户自定义对象的交换问题Q这实属个h思维散射Q请砖家们狠狠地拍?/p>
在进行下一个方法之前,再次一点,q个Ҏ的特Ҏ单、通用Q?/strong>后面的方法都与之做比较?/p>
利用加减法实C个数的交?/strong> 几乎Zh都知道还可以利用加减法来实现两个数的交换Q其代码也异常简单:
void Add_Sub_Swap_1(T& a, T& b)
{
a = a+b;
b = a-b;
a = a-b;
}
Add_Sub_Swap_1可以用于交换两个整数Q但׃涉及加减法,因此有数据溢出的危险Q也可以用于交换点敎ͼ但是有可能由于舍入误差导致结果不准确?/p>
Add_Sub_Swap_1不能用于交换两个用户自定义的对象Q下面的语句~译通过不,~译器告诉你PersoncL有定义operator +{符P
Add_Sub_Swap_1(youngMan,oldMan);//~译通不q!
Add_Sub_Swap_1不能用于交换两个指针Q语句Add_Sub_Swap_1(pYoungMan,pOldMan);~译时将报错Q?span>error C2110: cannot add two pointersQ是的,两个指针不能直接做加法运?减法是可以的)。那么是不是׃能利用加减法实现两个指针的交换呢Q答案是Q?#8220;可以Q?#8221;Q接下来我将阐述如何实现?/p>
利用加减法交换两个指?/strong>
Add_Sub_Swap_1不能用于交换两个指针Q前面我说可以用加减法来实现两个指针的交换,q是有根据的Q指针仍然是变量Q只不过它是存储普通变量的地址的变量。只要我们把指针“看作”变量Q那么就能实现加法。那么如何把指针“看作”变量呢?{案是:“通过强制cd转换”Q指针表C变量的地址Q在32位^C它是一个无W号的整敎ͼ因此可以指针强制{换ؓ无符L型的整数。我对上面的Add_Sub_Swap_1q行了改q:
利用Add_Sub_Swap_2既可以交换两个普通的整数、QҎ同时它可以交换两个Q意类型的指针(包含pȝ预定义类型和用户自定义类型的指针Q其实本质上所有指针都属于同一U类?32位无W号整数cd)。不信您试试Add_Sub_Swap_2(pYoungMan,pOldMan);它能得到正确{案?/p>
虽然Add_Sub_Swap_2解决了Add_Sub_Swap_1无法交换两个指针的问题,但是它仍然无法交换两个用戯定义cd的变?/strong>Q原因是用户自定义类型没有加减法q算。看来要想用加减法实C个用户定义类型的交换是不可能的了(除非用户自定义的operator+和operator-能满交换两个对象的目的Q这很难Q除非是非常单的用户自定义类型,比如你不使用pȝcdint非要定义一个MyIntc??/p>
利用异或实现两个整数的交?/strong> 同样圎ͼ几乎Zh都知道利用异或来交换两个敎ͼ其实C非常单:
void Xor_Swap_1(T& a,T& b)
{
a = a^b;
b = a^b;
a = a^b;
}
上面的函数的实用?strong>非常有限Q它只能交换两个整数(包含char,int,long)Q要想交换两个QҎ是不行的Q因为QҎ不能参与位运,要想交换两个指针也是不行的,~译器不允许你把两个指针拿来做位q算Q要想交换两个用戯定义对象也是不行的,因ؓ它仍然不能参与位q算。那么是不是利用异或交换两个变量没法用于QҎ、指针和用户自定义的对象了呢Q答案是“?#8221;Q后面几节我阐q这些问题?/p>
利用异或实现两个float和指针的交换
前面的Xor_Swap_1无法实现两个点数和指针的交换,其原因是点数和指针均不直接支持位运。那么如何才能利用异或来交换两个点数和指针呢?Ҏ仍然?#8220;强制cd转换”Q因为QҎ在内存中仍然是用一串二q制bit来表C的嘛,只要把QҎ看作(强制cd转换)二进制bit构成?strong>整数Q那么就能进行位q算了,至于指针嘛,处理Ҏ完全相同。具体如何做呢,其实现大概是q样的:
利用q个函数可以交换两个floatcd的变量,也可以交换Q意类型的指针Q非常值得注意的是Q用它交换两个doublecd数据或者两个Personcȝ对象(youngMan,oldMan)均能~译通过Q但是其l果却是错的。至于ؓ什么,以及如何解决Q这是我下一节要阐述的内宏V?/strong>
利用异或实现两个doublecd变量和用戯定义变量的交?/strong>
Xor_Swap_2解决了利用异或不能交换两个float数据和指针的问题Q然而它却不能正地交换两个double数据和两个Personcd象。这是ؓ什么呢Q原因是函数内部是把参数强制cd转换成unsignedcd的,而sizeof(float)和sizeof(pointor)的值都{于sizeof(unsigned)Q但是sizeof(double)却不{于sizeof(unsigned)Q也是说把double强制转换成unsignedcdӞ发生?#8220;位截?#8221;(在概忉|区别与数据截?Q那么得到的l果肯定׃对了。至于无法交换两个Personcd象,其原因也相同?/p>
q里我要深入分析一下强制类型{换是如何发生位截断的Q首先看看以下测试的输出l果Q注意代码中的注释,Z节约幅Q我把值得注意的地斚w攑֜注释中了Q?/p>
Double a = 1.0,b=2.0;
Xor_Swap_2(a,b);//交换两个double数据
Cout<<a<<b;//输出仍然?.0?.0,a,b的值ƈ未改?/p>
Xor_Swap_2(youngMan,oldMan);//交换两个用户自定义对?/p>
youngMan.PrintSelf();//输出young man:81
oldMan.PrintSelf();//输出old man:18
可以看出两个double数据q没被交换,而两?/strong>Person对象在交换之后发生了怪异现象Q生了81岁的q轻人和18岁的老年人!q一Ҏ好说明强制类型{换时发生了位截断Q由于PersoncȝW一个数据成员m_Age正好是int型,在Xor_Swap_2内部做强制类型{换时正好取得了两个对象的m_Age成员Q于是出C两个对象被部分交换的情况Q那么又如何解释两个double数据没有变法呢?事实上两个double数据仍然发生了部分交换,因ؓq里的两个double?a,b)的前4个字节正好相同,因此看不出部分交换?/p>
既然我们知道了Xor_Swap_2Z么不能用于交换两个doublecd的数据和两个用户自定义的数据Q那么就有办法对它进行改q。具体改q的思想是把参数按照一个byte一个byte地分别异或,按照q个思\我实C如下的函敎ͼ
void Xor_Swap_3(T& a,T& b)
{
int size = sizeof(T);
for (int i = 0;i<size;i++)
{
*((unsigned char*)(&a)+i) = (*((unsigned char*)(&a)+i)) ^ (*((unsigned char*)(&b)+i));
*((unsigned char*)(&b)+i) = (*((unsigned char*)(&a)+i)) ^ (*((unsigned char*)(&b)+i));
*((unsigned char*)(&a)+i) = (*((unsigned char*)(&a)+i)) ^ (*((unsigned char*)(&b)+i));
}
}
q个版本的函C仅能交换两个整数、Q何指针、float数和double敎ͼ更牛逼的是它能交换两个用户定义类型的变量Q?/strong>事实上它基本上是在内存一U上操作数据Q而Q何类型的数据对象最l都表现为内存对象。这其实是通过内存拯实现两个对象的交换的一个版本吧Q当然还有利用memcpy{手D进行内存拷贝来实现两个变量的交换的Q这里我׃赘述了?/p>
l束?/strong> 本篇到此写完了,有种不好的感觉,因ؓ文中大量使用“强制cd转换”而这个东西是C++中容易出错的地方Q而我再写本文Ӟq没有去复习关于强制cd转换的相关知识,因此担心很多地方有潜在的出错可能Q还请各位砖家指正!
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Sizeof的作用非常简单:求对象或者类型的大小。然而sizeof又非常复杂,它涉及到很多Ҏ情况Q本把q些情况分门别类QȝZsizeof?0个特性:
(0)sizeof是运符Q不是函敎ͼ
(1)sizeof不能求得voidcd的长度;
(2)sizeof能求得voidcd的指针的长度Q?/p>
(3)sizeof能求得静态分配内存的数组的长?
(4)sizeof不能求得动态分配的内存的大?
(5)sizeof不能对不完整的数l求长度Q?/p>
(6)当表辑ּ作ؓsizeof的操作数Ӟ它返回表辑ּ的计结果的cd大小Q但是它不对表达式求|
(7)sizeof可以对函数调用求大小Qƈ且求得的大小{于q回cd的大,但是不执行函CQ?/p>
(8)sizeof求得的结构体(及其对象)的大ƈ不等于各个数据成员对象的大小之和Q?/p>
(9)sizeof不能用于求结构体的位域成员的大小Q但是可以求得包含位域成员的l构体的大小Q?strong>
概述Q?/strong>
Sizeof是C/C++中的关键?/strong>Q它是一?strong>q算W?/strong>Q其作用是取得一个对?数据cd或?strong>数据对象)的长?卛_用内存的大小Q?strong>?/strong>byte为单?/strong>)。其中类型包含基本数据类?不包括void)、用戯定义cd(l构体、类)?strong>函数cd。数据对象是指用前面提到的类型定义的普通变量和指针变量(包含void指针)。不同类型的数据的大在不同的^C有所区别Q但是c标准规定所有编译^台都应该保证sizeof(char){于1。关于sizeof的更多概qC可以在msdn总输入sizeofq行查询?/p>
看了上面q些Q或怽看了没有多少感觉。没关系Q下面我详l列出sizeof的诸多特性,q些Ҏ是造成sizeof是一个较刁钻的关键字的原因:
十大Ҏ:
Ҏ?Qsizeof是运符Q不是函?/strong>
q个Ҏ是sizeof的最基本Ҏ,后面的很多特性都是受到这个特性的影响Q正因ؓsizeof不是函数Q因此我们不把它所要求得长度的对象叫做参数Q我本h习惯上叫做操作数(q不严}Q但是有助于我记住sizeof是个操作W??/p>
Ҏ?Qsizeof不能求得voidcd的长?/strong>
是的Q你不能用sizeof(void)Q这导致编译错误:illegal sizeof operand。事实上你根本就无法声明voidcd的变量,不信你就试试void a;q样的语句,~译器同样会报错Qillegal use of type 'void'。或怽要问Z么,很好Q学东西不能只知其然Q还要知其所以然。我们知道声明变量的一个重要作用就是告诉编译器该变量需要多存储空间。然而,void?#8220;I类?#8221;Q什么是I类型呢Q你可以理解成不知道存储I间大小的类型。既然编译器无法定voidcd的变量的存储大小Q那么它自然不让你声明这L变量。当然了Q声明voidcd的指针是可以的!q就是特?的内宏V?/p>
Ҏ?Qsizeof能求得voidcd的指针的长度
在特?中说q,可以xvoidcd的指针,也就是说~译器可以确定voidcd的指针所占用的存储空间。事实上实如此Q目前,几乎所有^C的所有版本的~译器都把指针的大小看做4byteQ不信你试试sizeof(int*);sizeof(void*);sizeof(double*)Qsizeof(Person*)Q等{,它们都等?Qؓ什么呢Q问得好Q我尽全力Ҏ作出解释Q其?strong>指针也是变量Q只不过q个变量很特D,它是存放其他变量的地址的变?/strong>。又׃目前32位计机q_上的E序D늚d范围都是4GBQ寻址的最单元是byteQ?GB{于232ByteQ这么多的内存其地址如果~码呢,只需要用32个bitp了,?2bit = 32/8 = 4byteQ也是说只需?bytep存储q些内存的地址了。因此对Mcd的指针变量进行sizeofq算其结果就?Q?/p>
Ҏ?Qsizeof能求得静态分配内存的数组的长? Int a[10];int n = sizeof(a);假设sizeof(int){于4Q则n= 10*4=40Q特别要注意Q?span>char
ch[]=”abc”;sizeof(ch);l果?Q注意字W串数组末尾?#8217;\0’Q通常我们可以利用sizeof来计数l中包含的元素个敎ͼ其做法是Qint n = sizeof(a)/sizeof(a[0]); 非常需要注意的?/strong>对函数的形参数组使用sizeof的情cD例来_假设有如下的函数Q?/p>
void fun(int array[10]) { int n = sizeof(array); } 你会觉得在fun内,n的gؓ多少呢?如果你回{?0的话Q那么我很遗憄告诉你,你又错了。这里n{于4Q事实上Q不Ş参是int的型数组Q还是float型数l,或者其他Q何用戯定义cd的数l,也不数l包含多个元素Q这里的n都是4Qؓ什么呢Q?strong>原因是在函数参数传递时Q数l被转化成指针了Q或怽要问Z么要转化成指针,原因可以在很多书上找刎ͼ我简单说一下:假如直接传递整个数l的话,那么必然涉及到数l元素的拯 Ҏ?Qsizeof不能求得动态分配的内存的大? 假如有如下语句:int*
a = new int[10];int n = sizeof(a);那么n的值是多少呢??0吗?{案是否定的Q其实n{于4Q因为a是指针,在特?中讲q:?2位^CQ所有指针的大小都是4byteQ切讎ͼq里的a与特?中的aq不一P很多?甚至一些老师)都认为数l名是指针Q其实不Ӟ二者有很多区别的,要知详情Q请看《c专家~程》。通过Ҏ?和特?Q我们看C数组和指针有着千丝万缕的关p,q些关系也是DE序潜在错误的一大因素,关于指针与数l的关系问题我将在?strong>C/C++ Ҏ?指出sizeof能求静态分配的数组的大,而特?说明sizeof不能求的动态分配的内存的大。于是有为sizeof是编译时q行求值的Qƈl出理由Q语句int array[sizeof(int)*10];能编译通过Q而很多书上都说过数组大小是编译时q定下来的Q既然前面的语句能编译通过Q所以认为sizeof是编译时q行求值的。经q进一步测试我发现q个l论有些武断Q至是有些不严谨!因ؓ在实Cc99标准的编译器(如DEV C++)中可以定义动态数l,卻I语句Qint num;cin>>num; int arrary[num];是对?注意在vc6.0中是错的)。因此我在DEV C++中对刚才的array利用语句int n
=sizeof(array);cout<<n<<endl来求大小Q结果编译通过Q运行时输入num的?0之后Q输出n{于40Q在q里很明显num的值是q行时才输入的,因此sizeof不可能在~译时就求得array的大!q样一来sizeof又变成是q行时求值的了?/p>
那么到底sizeof是编译时求D是运行时求值呢Q最开初c标准规定sizeof只能~译时求|后来c99又补充规定sizeof可以q行时求倹{但值得注意的是Q即便是在实Cc99标准的DEV C++中仍然不能用sizeof求得动态分配的内存的大! Ҏ?Qsizeof不能对不完整的数l求长度Q?/strong> 在阐q该Ҏ之前,我们假设有两个源文gQfile1.cpp和file2.cppQ其中file1.cpp中有如下的定义: int arrayA[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10}; int arrayB[10] = {11,12,13,14,15,16,17,18,19,20}; file2.cpp包含如下几个语句Q?/p>
extern
arrayA[]; extern
arrayB[10]; cout<<sizeof(arrayA)<<endl; //~译出错Q! cout<<sizeof(arrayB)<<endl; 在file2.cpp中第三条语句~译出错Q而第条语句正,q且能输?0Qؓ什么呢Q原因就是sizeof(arrayA)试图求不完整数组的大。这里的不完整的数组是指数组大小没有定的数l!sizeofq算W的功能是求某U对象的大小Q然而声明:extern int arrayA[]只是告诉~译器arrayA是一个整型数l,但是q没告诉~译器它包含多少个元素,因此对file2.cpp中的sizeof来说它无法求出arrayA的大,所以编译器q脆不让你通过~译?/p>
那ؓ什么sizeof(arrayB)又可以得到arraryB的大呢?关键在于在file2.cpp中其声明时?span>extern
int arrayB[10]明确地告诉编译器arrayB是一个包?0个元素的整型数组Q因此大是定的?/p>
到此本特性讲解差不多要结束了。其实本问题q能引申?strong>q接和编?/strong>{知识点Q但是目前我暂时q没自信对这两个知识点进行详l的Q彻底的讲解Q因此不便在此班门弄斧,不久的将来我会在本系列中加上相关问题的阐q?/p>
Ҏ?Q当表达式作为sizeof的操作数Ӟ它返回表辑ּ的计结果的cd大小Q但是它不对表达式求| Z说明q个问题Q我们来看如下的E序语句Q?/p>
char ch = 1; int num=1; int n1 =
sizeof(ch+num); int n2 = sizeof(ch =
ch+num); 假设char占用1byteQint占用4byteQ那么执行上面的E序之后Qn1Qn2Qch的值是多少呢?我相信有不少Z认ؓn1与n2相等Q也有不h认ؓch{于2Q事实这些h都错了。事实上n1{于4Qn2{于1Qch{于1Qؓ什么呢Q请看分析: ׃默认cd转换的原因,表达式ch+num的计结果的cd是intQ因此n1的gؓ4Q而表辑ּch=ch+numQ的l果的类型是charQ记住虽然在计算ch+numӞl果为intQ但是当把结果赋值给ch时又q行了类型{换,因此表达式的最l类型还是charQ所以n2{于1。n1,n2的值分别ؓ4?Q其原因正是因ؓsizeofq回的是表达式计结果的cd大小Q而不是表辑ּ中占用最大内存的变量的类型大! 对于n2=sizeof(ch
=ch+num);乍一看该E序貌似实现了让ch加上numq赋值给ch的功能,事实q如此Q由于sizeof只关心类型大,所以它自然不应该对表达式求|否则有画蛇添之嫌了?strong>但是Q?/strong>在支持变长数l定义的Q即实现了c99标准的)~译?dev C++)中执行了int len = 3;cout<<sizeof(int [++len])<<”,”<<len;输出是多呢Q答案是16,4Q这里的++len却执行了Q很不可理喻吧?q到底是Z么呢Q我阅了《The New C Standard》一书,q主要是׃可变长度的数l的长度需要在光度表辑ּ求g后才能确定大,因此上述情况下,sizeof中的++len执行了?/p>
正是因ؓsizeof的操作数中的某些表达式会被执行,而有些表辑ּ不会被执行,q里告诫各位Q尽量不要在sizeof中直接对表达式求大小Q以免出现错误,你可以将sizeof(ch = ch+num)Q改写成 ch = ch +num;sizeof(ch);虽然多了一条语句,看似冗余了,其实好处多多Q首先更加清晰明了,其次不会出现ch{于1q样的错?假设E序的逻辑本n是要执行ch = ch +num;)?/p>
Ҏ?Qsizeof可以对函数调用求大小Qƈ且求得的大小{于q回cd的大,但是不执行函CQ?/strong> 假设有如下函敎ͼ是一个写得很不好的函敎ͼ但是能很好的说明需要阐q的问题Q: int fun(int& num,const int& inc) { float div = 2.0; double ret =0; num = num+inc; ret = num/div; return ret; }那么语句Q?/p>
int a = 3; int b = 5; cout<<sizeof(fun(a,b))<<endl; cout<<a<<endl;输出多少呢?不同的h会给Z同的{案Q我对sizeof(fun(a,b))的值和a的值分别进行讨论: 首先sizeof(fun(a,b))的|其正是4Q因为用sizeof求函数调用的大小Ӟ它得到的是函?strong>q回cd
接下来看a的|其正答案是3Q还记得Ҏ?吗?q里很类|sizeof的操作对象是函数调用Ӟ它不执行函数体!为此Q徏议大家不要把函数体放在sizeof后面的括号里Q这样容易让以ؓ函数执行了,其实它根本没执行?/p>
既然对函数条用用sizeof得到的是函数q回cd的大,那么很自然能得出q样的结论:不能对返回类型ؓvoid的函C用sizeof求其大小Q原因请参考特?。同理,对返回类型是Mcd的指针的函数调用使用sizeof求得的大都?Q原因请参考特??/p>
最后我们来看看q样的语句:cout<<sizeof(fun)Q其{案是多呢Q其实它得不到答案,原因是编译就通不q!最开始,我以输出{案4Q因为我认ؓfun是函数名Q而我知道函数名就是函数的地址Q地址是指针Q于是我认ؓsizeof(fun)其实是对一个指针求大小Q根据特?QQ何指针的大小都是4。可是当我去验证Ӟ~译器根本不让我通过Q这个是Z么呢Q我一时半会想不到Q所以还h友们补充Q?/p>
Ҏ?Qsizeof求得的结构体(及其对象)的大ƈ不等于各个数据成员对象的大小之和Q?/strong>
l构体的大小跟结构体成员寚w有密切关p,而ƈ非简单地{于各个成员的大之和!比如对如下结构体两个l构体A、B使用sizeof的结果分别是Q?6,24。可以看出sizeof(B)q不{于sizeof(int)+sizeof(double)+sizeof(int)=16?/p>
struct A{ int num1; int num2; double num3; }; |
struct B{ int num1; double num3; int num2; }; |
如果您不了解l构体的成员寚wQ你会感到非常惊Ӟl构体A和B中包含的成员都一P只不q顺序不同而已Qؓ什么其大小不一样呢Q要解释q个问题Q就要了解结构体成员寚w的规则,׃l构体成员对齐非常复杂,我将用专?#8212;—C/C++刁钻问题各个ȝ之位域和成员寚w——q行讲解Q这里我只简单地介绍其规则:
1?nbsp;l构体的大小{于l构体内最大成员大的整数?/p>
2?nbsp;l构体内的成员的首地址相对于结构体首地址的偏U量是其cd大小的整数倍,比如说double型成员相对于l构体的首地址的地址偏移量应该是8的倍数?/p>
3?nbsp;Z满规则1?~译器会在结构体成员之后q行字节填充Q?/p>
Z上面三个规则我们来看看ؓ什么sizeof(B){于24Q首先假讄构体的首地址?Q第一个成员num1的首地址?(满规则2Q前面无d节填充,事实上结构体l对不会在第一个数据成员前面进行字节填?Q它的类型是intQ因此它占用地址I间0——3。第二个成员num3是doublecdQ它占用8个字节,׃之前的num1只占用了4个字节,Z满规则2Q需要用规?在num1后面填充4个字节(4——7Q,使得num3的v始地址偏移量ؓ8Q因此num3占用的地址I间是:8——15。第三个成员num2是int型,其大ؓ4Q由于num1和num3一共占用了16个字节,此时无须M填充p满规则2。因此num2占用的地址I间?6——19。那么是不是l构体的d就?——19?0个字节呢Q请注意Q别忘了规则1Q由于结构体内最大成员是double占用8个字节,因此最后还需要在num2后面填充4个字节,使得l构体M大小?4?/p>
按照上面的三个规则和分析q程Q你可以很容易地知道Z么sizeof(A){于16?strong>特别需要说明的?/strong>Q我q里l出了三个结论性的规则Q而没有阐qCؓ什么要q样。你或许有很多疑问:Z么要l构体成员对齐,Z么要定义规则1{。如果你有这L疑问Qƈ试d清楚的话Q那么我敢断aQ不久的来你必定会有大成就Q至在学习c++上是q样。前面说q,我会再写一专题:C/C++刁钻问题各个ȝ之位域和成员寚w来详l回{这些问题,如果你急于要弄明白Q那么你可以参考其他资料,比如说《高质量c++E序设计指南》?/p>
最后再提醒一点,在进行设计时Q最好仔l安排结构体中各个成员的序Q因Z已经看到了上面的l构体B与结构体A包含的成员相同,只不q顺序略有差异,最l就D了B比A多消耗了50%的空_假如在工E中需要定义该l构体的数组Q多消耗的I降是巨大的。即使将来内存降价ؓ白菜hQ你也不要忽视这个问题,勤P节约是中国h民的优良传统Q我们应该承和保持Q?/p>
Ҏ?Qsizeof不能用于求结构体的位域成员的大小Q但是可以求得包含位域成员的l构体的大小Q?/strong>
首先解释一下什么是位域Q类型的大小都是以字?byte)为基本单位的Q比如sizeof(char)?byteQsizeof(int)?byte{。我们知道某个类型的大小定了该cd所能定义的变量的范_比如sizeof(char)?byteQ?byte{于8bitQ所以charcd的变量范围是-128——127Q或?——255(unsigned char)QM它只能定?8=256个数Q然而,要命的是boolcd只取值true和falseQ按理所只用1bit(?/8byte)够了,但事实上sizeof(bool){于1。因此我们可以认为bool变量费?7.5%的存储空_q在某些存储I间有限的设?比如嵌入式设?上是不合适的Qؓ此需要提供一U能对变量的存储I间_打l算的机Ӟq就是位域。简单来_?strong>l构?/strong>的成员变量后面跟上的一个冒?一个整敎ͼ׃表位域,L如下的结构体Q?/p>
Struct A
{
Bool b:1;
char ch1:4;
char ch2:4;
}item; 其中b,ch1,ch2都是位域成员Q而i是普通成员。该l构体的试图让boolcd的变量b只占?个bitQ让ch1和ch2分别只占?个bitQ以此来辑ֈ对内存精打细的功能(事实上用位域对内存_打l算有时候能成功Q有时候却未必Q我?strong>C/C++刁钻问题各个ȝ之位域和成员寚w》进行论q??strong>另外需要特别注意的是:c语言规定位域只能用于intQsigned int或者unsigned intcdQC++又补充了char和longcdQ?/strong>你不能这样用位域:float f:8;q是不能通过~译的?strong>q且位域变量不能在函数或者全局区定?/strong>Q只能在l构体,自定义类Q联?union)中用!
Z上面的结构体Q语句sizeof(item.b)和sizeof(item.ch1){对位域成员求大的语句均不能通过~译?strong>其原因能再本的概论中找刎ͼsizeof以byte为单位返回操作数的大!
那么爱学好问的你可能要问Qsizeof(A)能否通过~译呢?如何能,其结果又是多呢Q这是两l非常好的问题,事实上我之前没有看到M关于q方面的(可能是我看的资料不)Q我正是在看到sizeof(item.b)不能通过~译时想Cq两个问题,然后通过验证得出了后面的l论Q?strong>对包含位域的l构体是可以使用sizeof求其大小的,但其求D则比较复杂,不仅涉及到成员对齐,q与具体~译环境有关Q?/strong>在这里你只需要知道可以对包含位域的结构体使用sizeof求其大小Q对于sizeof是根据什么规则来求这个大的问题Q我会在专题:?strong>C/C++刁钻问题各个ȝ之位域和成员寚w?/strong>中进行详l阐q?strong>?/strong>
后记Q?/strong>
xQ本专题差不多该l束了,需要说明的是,q里q没有包含所有关于sizeof的知识点Q但是也几乎包含了所有的Ҏ出错的特性。ؓ了完成该文,我花了断断箋l?天半旉Q想x率实在是底下。由于是本系列的W一个专题,我格外慎重,深怕讲错了误导大家。即便如此,也难免错误或不妥之处Q还请各位朋友指正!
另外Q我有几句话要对大学生朋友们_教科书通常只是教授很基的知识,要想深入学习Q还需要翻阅其他资料,比如论文、网l资料、论坛博文,最重要的一Ҏ要在学习时经常ȝ、记录、归UIU少成多Q这样坚持下来一定受益匪? @import url(http://www.shnenglu.com/CuteSoft_Client/CuteEditor/Load.ashx?type=style&file=SyntaxHighlighter.css);@import url(/css/cuteeditor.css);