c/c++ sizeof运算符详解以及对象大小

int32位 posted @ Nov 04, 2013 04:44:52 PM in c/cpp , 11617 阅读
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学过c的都知道sizeof运算符。不过还是需要注意以下几点。先从c的sizeof说起:

1. sizeof 是运算符,而不是函数。虽然我们习惯sizeof(...),但( )并不是必需的,它只是表示优先级。我们把sizeof后面的目标叫对象或者操作数。本文约定就叫sizeof对象。

2. 当sizeof 的对象是表达式时,求的大小是表达式返回值的类型大小,但并不计算表达式的值,比如

	char c = 1;
	int i = 2;
	cout << sizeof(c + i) << endl;
	cout << sizeof(c = c + i) << endl;

前者c + i会隐式类型转化为int类型(类型提升),因此返回4(32位系统), 而后者虽然运算时也是转化为int,但赋值给c时又会转化为char,因此返回的是1。同样如果对象是函数,则返回函数返回值类型大小,如:

long long foo()
{
	printf("'%s' has been called.\n", __func__);
	return 0;
}
int main(int argc, char **argv)
{
	
	cout << sizeof(foo()) << endl;
	return 0;
}

执行后输出8, 不会输出 'foo' has been called.说明函数没有真正执行,而只是判断了下返回类型。

3.注意sizeof 对象是指针和数组的区别。

当sizeof的对象是数组时,返回数组总大小,而当对象是指针时,返回指针本身的大小,而不是指示内存空间的大小。因为指针本身就是一个无符号整型数,因此int *p ,sizeof(p)返回的大小是sizeof(void *), 32 位系统返回4,即32位。但注意当数组名作为实参传入函数时,会自动转化为指针类型,如下:

void foo(int a[])
{
	cout << sizeof(a) << endl; /* 4 */
}
int main(int argc, char **argv)
{
	int a[] = {1, 2, 3, 4};
	int *p = a;
	cout << sizeof(a) << endl; /* 16 */
	cout << sizeof(p) << endl; /* 4 */
	foo(a);
	return 0;
}

4. sizeof 无法获取动态分配的内存大小,即使用malloc动态的分配内存,无法使用sizeof获取其大小。

5. 注意c_style字符串末尾有一个\0结束符,也需要占一个char空间,因此sizeof("1") 返回2。而strlen返回的是字符数,不包括\0结束符。

6.关于结构体类型。

理论上一个结构体所占空间是所有成员的大小总和,但由于考虑到对齐问题,会有填充字节。

struct node
{
	int a;
	char c;
};

大小为8字节而不是5字节,填充了3字节。

注意:c语言中空struct大小为0, 而c++中空struct 大小为1, 具体看后面关于空类的讨论。另外,c99中结构体后面的动态数组,即不指定大小的数组,sizeof 时不包括动态数组的大小,即

 

struct node
{
	int a;
	char c;
	int d[];
};

返回依然是8。

下面关于c++类的讨论。除了struct ,以上讨论关于c的sizeof同样适合于c++。首先说说c++ 中的struct类型,注意和c中的struct是不一样的,c中的struct只是一种把各种基本数据类型包装的组合类型,而c++的struct本质上是类,即类有的东西,struct基本都有,即struct也有构造函数、析构函数、成员函数等等,不过它的默认成员是public的,而class定义的类成员默认是private的。另外,struct继承默认也是public,而class定义的类默认是private。另外注意:class可以定义模板参数,但struct不可以!因此,struct本质就是类。

下面主要讨论类的大小:

1. 空类的大小。空类型实例中不包含任何信息,应该大小为0. 但是当我们声明该类型的实例的时候,它必须在内存中占有一定的空间,否则无法使用这些实例。至于占用多少内存,由编译器决定。g++中每个空类型的实例占1字节空间。注意空struct即空类,这就是为什么c++的空struct占一个字节的原因。

2. 构造函数、析构函数、成员函数调用时只需知道函数地址即可,而这些函数的地址之与类型相关,而与具体的实例无关,因此不会在实例中额外添加任何信息。

3. 静态数据成员放在全局数据成员中,它不占类实例大小,多个类实例只有一个实体。可以看作是一种特殊的全局变量。

综上1,2,3:

class A
{
	public:
		static int a;
		static char c;
		A(){};
		~A(){};
		void foo(){};
};

类A的大小为1字节,等于空类大小,因此静态数据成员a,c和成员函数都不占类的大小。

4. 类的非静态数据成员和c语言中的struct类似,也需要对齐,可能需要字节填充。

class A
{
	public:
		int a;
		char c;
		A(){};
		~A(){};
		void foo(){};
};

类A的大小为8字节,a占4B,c占1B,填充3B。

5. 如果一个类中有虚函数,则该类型会生成一个虚函数表,并在该类型的每一个实例中添加一个指向虚函数表的指针,因此类大小必须加上一个指针所占的空间。如果是普通继承,子类和基类共享这个指针。

class A
{
	public:
		int a;
		char c;
		A(){};
		~A(){};
		void foo(){};
		void virtual bar(){};
};

类A的大小为12B。数据成员8B,加上指向虚拟函数表的指针。注意,是在32位系统上。如果是64位机器,一个指针占8B。

6.虚继承时,派生类会生成一个指向虚基类表的指针,占一个指针大小空间。如果还有虚函数,不增加额外指针大小空间,原因不太清楚,如果谁知道,请一定要告诉我!如下:

class A
{
	int a;
};
class B: public virtual A
{
	int b;
	virtual void foo(){};
};

类B的大小为12B,数据成员b占4B,从A中继承a也占4B,另外一个由于virtual存在,额外加一个指针大小4B,共12B。所以:只要有virtual,无论是在成员函数,还是在继承上,都额外加一个指针大小空间。

基本就这些了,如果有纰漏,请指出,谢谢!

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  • 无匹配
  • 无匹配
qweq 说:
2014年6月12日 21:26

asdasdasdddddddddddddddddddd

qweqqwe 说:
2014年6月12日 21:29

虚继承时,派生类会生成一个指向虚基类表的指针,占一个指针大小空间。如果还有虚函数,不增加额外指针大小空间,这是因为派生类新加的虚函数保存在派生类会生成一个指向虚基类表的指针指向的虚表中,故不再需要二外空间。


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