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1、定义
sizeof是C语言的一种单目操作符#xff0c;它并不是函数。sizeof操作符以字节形式给出了其操作数所占存储空间的大小。操作数可以是一个表达式或括在括号内的类型名。操作数所占存储空间的大小由操作数的类型决定。作用就是返回一个对象或者类型所占…C面试sizeof详解
1、定义
sizeof是C语言的一种单目操作符它并不是函数。sizeof操作符以字节形式给出了其操作数所占存储空间的大小。操作数可以是一个表达式或括在括号内的类型名。操作数所占存储空间的大小由操作数的类型决定。作用就是返回一个对象或者类型所占的内存字节数。
2、语法
sizeof有如下三种语法形式
(1) sizeof( object ); // sizeof( 对象 );
(2) sizeof( type_name ); // sizeof( 类型 );
(3) sizeof object; // sizeof 对象;
所以
int i;
sizeof( i ); // ok
sizeof i; // ok
sizeof( int ); // ok
sizeof int; // error
实际上sizeof计算对象的大小也是转换成对对象类型的计算也就是说同种类型的不同对象其sizeof值都是一致的。这里对象可以进一步延伸至表达式即sizeof可以对一个表达式求值编译器根据表达式的最终结果类型来确定大小一般不会对表达式进行计算。
如
sizeof(2); //2的类型为int所以等价于 sizeof( int );
sizeof( 2 3.14 ); // 3.14的类型为double2也会被提升成double类型所以等价于 sizeof( double );
sizeof也可以对一个函数调用求值其结果是函数返回类型的大小函数并不会被调用我们来看一个完整的例子
char foo()
{
printf(“foo() has been called.\n”);
return ‘a’;
}
int main()
{
sz sizeof( foo() );
/foo() 的返回值类型为char所以sz sizeof(char )foo()并不会被调/
printf(“sizeof( foo() ) %d\n”, sz);
}
C99标准规定函数、不能确定类型的表达式以及位域bit-field成员不能被计算sizeof值即sizeof操作符不能用于函数类型不完全类型或位字段。不完全类型指具有未知存储大小的数据类型如未知存储大小的数组类型、未知内容的结构或联合类型、void类型等。下面这些写法都是错误的
sizeof( foo ); // error
void foo2() { }
sizeof( foo2() ); // error
struct S
{
unsigned int f1 : 1; // error 属于位字段
unsigned int f2 : 5;
unsigned int f3 : 12;
};
sizeof( S.f1 ); // error
3、sizeof的常量性
sizeof的计算发生在编译时刻所以它可以被当作常量表达式使用如
char ary[ sizeof( int ) * 10 ]; // ok
最新的C99标准规定sizeof也可以在运行时刻进行计算如下面的程序在Dev-C中可以正确执行
int n;
n 10; // n动态赋值
char ary[n]; // C99也支持数组的动态定义
printf(%d\n, sizeof(ary)); // ok. 输出10
但在没有完全实现C99标准的编译器中就行不通了上面的代码在VC6中就通不过编译。所以我们最好还是认为sizeof是在编译期执行的这样不会带来错误让程序的可移植性强些。
4、基本数据类型的sizeof
这里的基本数据类型指short、int、long、float、double这样的简单内置数据类型由于它们都是和系统相关的所以在不同的系统下取值可能不同这务必引起我们的注意尽量不要在这方面给自己程序的移植造成麻烦。
一般的在32位编译环境中sizeof(int)的取值为4。
5、指针变量的sizeof
指针是来存放地址的那么sizeof指针变量当然等于计算机内部地址总线的宽度。所以在32位计算机中一个指针变量的返回值必定是4注意结果是以字节为单位可以预计在将来的64位系统中指针变量的sizeof结果为8。
char* pc “abc”;
int* pi;
string* ps;
char** ppc pc;
void (*pf)(); // 函数指针
sizeof( pc ); // 结果为4
sizeof( pi ); // 结果为4
sizeof( ps ); // 结果为4
sizeof( ppc ); // 结果为4
sizeof( pf ); // 结果为4
指针变量的sizeof值与指针所指的对象没有任何关系。
6、数组的sizeof
数组的sizeof值等于数组所占用的内存字节数如
char a1[] “abc”;
int a2[3];
sizeof( a1 ); // 结果为4字符末尾还存在一个NULL终止符
sizeof( a2 ); // 结果为3*412依赖于int
一些朋友刚开始时把sizeof当作了求数组元素的个数现在你应该知道这是不对的那么应该怎么求数组元素的个数呢通常有下面两种写法
int c1 sizeof( a1 ) / sizeof( char ); // 总长度/单个元素的长度
int c2 sizeof( a1 ) / sizeof( a1[0] ); // 总长度/第一个元素的长度
写到这里提一问下面的c3c4值应该是多少呢
void foo3(char a3[3])
{
int c3 sizeof( a3 ); // c3
}
void foo4(char a4[])
{
int c4 sizeof( a4 ); // c4
}
也许当你试图回答c4的值时已经意识到c3答错了是的c3!3。这里函数参数a3已不再是数组类型而是蜕变成指针相当于char* a3为什么仔细想想就不难明白我们调用函数foo3时程序会在栈上分配一个大小为3的数组吗不会数组是“传址”的调用者只需将实参的地址传递过去所以a3自然为指针类型(char*c3的值也就为4。
7、结构体的sizeof
这是初学者问得最多的一个问题所以这里有必要多费点笔墨。让我们先看一个结构体
struct S1
{
char c;
int i;
};
问sizeof(s1)等于多少聪明的你开始思考了char占1个字节int占4个字节那么加起来就应该是5。是这样吗你在你机器上试过了吗也许你是对的但很可能你是错的VC6中按默认设置得到的结果为8。这是因为结构体遵循字节对齐原则为什么需要字节对齐计算机组成原理教导我们这样有助于加快计算机的取数速度否则就得多花指令周期了。为此编译器默认会对结构体进行处理实际上其它地方的数据变量也是如此让宽度为2的基本数据类型short等都位于能被2整除的地址上让宽度为4的基本数据类型int等都位于能被4整除的地址上以此类推。这样两个数中间就可能需要加入填充字节所以整个结构体的sizeof值就增长了。
字节对齐的细节和编译器实现相关但一般而言满足三个准则
(1) 结构体变量的首地址能够被其最宽基本类型成员的大小所整除
(2) 结构体每个成员相对于结构体首地址的偏移量offset都是成员大小的整数倍如有需要编译器会在成员之间加上填充字节internal adding
(3) 结构体的总大小为结构体最宽基本类型成员大小的整数倍如有需要编译器会在最末一个成员之后加上填充字节trailing padding。
由于结构体的成员可以是复合类型比如另外一个结构体所以在寻找最宽基本类型成员时应当包括复合类型成员的子成员而不是把复合成员看成是一个整体。但在确定复合类型成员的偏移位置时则是将复合类型作为整体看待。
这里叙述起来有点拗口思考起来也有点挠头还是让我们看看例子吧
struct S3
{
char c1;
S1 s;
char c2
};
S1的最宽简单成员的类型为intS3在考虑最宽简单类型成员时是将S1“打散”看的所以S3的最宽简单类型为int这样通过S3定义的变量其存储空间首地址需要被4整除整个sizeof(S3)的值也应该被4整除。sizeof(S3)的值为16。
到这里朋友们应该对结构体的sizeof有了一个全新的认识但不要高兴得太早有一个影响sizeof的重要参量还未被提及那便是编译器的pack指令。它是用来调整结构体对齐方式的不同编译器名称和用法略有不同VC6中通过#pragma pack实现也可以直接修改/Zp编译开关。#pragma pack的基本用法为#pragma pack( n )n为字节对齐数其取值为1、2、4、8、16默认是8如果这个值比结构体成员的sizeof值小那么该成员的偏移量应该以此值为准即是说结构体成员的偏移量应该取二者的最小值公式如下
offsetof( item ) min( n, sizeof( item ) )
再看示例
#pragma pack(push) // 将当前pack设置压栈保存
#pragma pack(2) // 必须在结构体定义之前使用
struct S1
{
char c;
int i;
};
struct S3
{
char c1;
S1 s;
char c2
};
#pragma pack(pop) // 恢复先前的pack设置
计算sizeof(S1)时min(2, sizeof(i))的值为2所以i的偏移量为2加上sizeof(i)等于6能够被2整除所以整个S1的大小为6。同样对于sizeof(S3)s的偏移量为2c2的偏移量为8加上sizeof(c2)等于9不能被2整除添加一个填充字节所以sizeof(S3)等于10。
注意“空结构体”不含数据成员的大小不为0而是1。
8、含位域结构体的sizeof
前面已经说过位域成员不能单独被取sizeof值我们这里要讨论的是含有位域的结构体的sizeof只是考虑到其特殊性而将其专门列了出来。
C99规定int、unsigned int和bool可以作为位域类型但编译器几乎都对此作了扩展允许其它类型类型的存在。
使用位域的主要目的是压缩存储其大致规则为
(1) 如果相邻位域字段的类型相同且其位宽之和小于类型的sizeof大小则后面的字段将紧邻前一个字段存储直到不能容纳为止
(2) 如果相邻位域字段的类型相同但其位宽之和大于类型的sizeof大小则后面的字段将从新的存储单元开始其偏移量为其类型大小的整数倍
(3) 如果相邻的位域字段的类型不同则各编译器的具体实现有差异VC6采取不压缩方式Dev-C采取压缩方式
(4) 如果位域字段之间穿插着非位域字段则不进行压缩
(5) 整个结构体的总大小为最宽基本类型成员大小的整数倍。
示例1
struct BF1
{
char f1 : 3;
char f2 : 4;
char f3 : 5;
};
位域类型为char第1个字节仅能容纳下f1和f2所以f2被压缩到第1个字节中而f3只能从下一个字节开始。因此sizeof(BF1)的结果为2。
示例2
struct BF2
{
char f1 : 3;
short f2 : 4;
char f3 : 5;
};
由于相邻位域类型不同在VC6中其sizeof为6在Dev-C中为2。
示例3
struct BF3
{
char f1 : 3;
char f2;
char f3 : 5;
};
非位域字段穿插在其中不会产生压缩在VC6和Dev-C中得到的大小均为3。
9、联合体的sizeof
结构体在内存组织上是顺序式的联合体则是重叠式各成员共享一段内存所以整个联合体的sizeof也就是每个成员sizeof的最大值。结构体的成员也可以是复合类型这里复合类型成员是被作为整体考虑的。
所以下面例子中U的sizeof值等于sizeof(s)。
struct S1
{
char f1;
int f2;
char *f3;
};
union U
{
int i;
char c;
S1 s;
};
转载https://www.cnblogs.com/xuyuantao/archive/2010/08/15/1800266.html
