sizeof相关知识

本文转自 /article/4917061.html

今天看《程序员面试宝典》一书，看到了sizeof(string)这个问题。在Dev C++上测试的结果是4，很不明白。上网搜了一下，得到如下结果：

string strArr1[]={"Trend", "Micro", "Soft"};

int length= sizeof(strArr1); //length值为12

关于sizeof(string)，今天看那本面试宝典的时候看到这个表达式，有点吃惊，书上写着sizeof(string)=4;当时很纳闷，难道分配4个字节大小的内存给string吗？查阅了相关资料得出结论：string的实现在各库中可能有所不同，但是在同一库中相同一点是，无论你的string里放多长的字符串，它的sizeof()都是固定的，字符串所占的空间是从堆中动态分配的，与sizeof()无关。

sizeof(string)=4可能是最典型的实现之一，不过也有sizeof()为12、32字节的库实现。 但是VC6.0测试后sizeof(string)=16.还是跟编译器有关。

下面详细介绍sizof相关知识：

1、什么是sizeof

首先看一下sizeof在msdn上的定义：

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这个字眼，是不是想到了函数？错了，sizeof不是一个函数，你见过给一个函数传参数，而不加括号的吗？sizeof可以，所以sizeof不是函数。网上有人说sizeof是一元操作符，但是我并不这么认为，因为sizeof更像一个特殊的宏，它是在编译阶段求值的。举个例子：

cout<<sizeof(int)<<endl; // 32位机上int长度为4

cout<<sizeof(1==2)<<endl; // == 操作符返回bool类型，相当于 cout<<sizeof(bool)<<endl;

在编译阶段已经被翻译为：

cout<<4<<endl;

cout<<1<<endl;

这里有个陷阱，看下面的程序：

int a = 0;

cout<<sizeof(a=3)<<endl;

cout<<a<<endl;

输出为什么是4，0而不是期望中的4，3？就在于sizeof在编译阶段处理的特性。由于sizeof不能被编译成机器码，所以sizeof作用范围内，也就是()里面的内容也不能被编译，而是被替换成类型。=操作符返回左操作数的类型，所以a=3相当于int，而代码也被替换为：

int a = 0;

cout<<4<<endl;

cout<<a<<endl;

所以，sizeof是不可能支持链式表达式的，这也是和一元操作符不一样的地方。

结论：不要把sizeof当成函数，也不要看作一元操作符，把他当成一个特殊的编译预处理。

2、sizeof的用法

sizeof有两种用法：

（1）sizeof(object)

也就是对对象使用sizeof，也可以写成sizeof object 的形式。

（2）sizeof(typename)

也就是对类型使用sizeof，注意这种情况下写成sizeof typename是非法的。下面举几个例子说明一下：

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类型的object, sizeof object的用法，合理

cout<<sizeof(2)<<endl; // 2被解析成int类型的object, sizeof(object)的用法，合理

cout<<sizeof(int)<<endl;// sizeof(typename)的用法，合理

cout<<sizeof int<<endl; // 错误！对于操作符，一定要加()

可以看出，加()是永远正确的选择。

结论：不论sizeof要对谁取值，最好都加上()。

3、数据类型的sizeof

（1）C++固有数据类型

32位C++中的基本数据类型，也就char,short int(short),int,long int(long),float,double, long double

大小分别是：1，2，4，4，4，8, 10。

考虑下面的代码：

cout<<sizeof(unsigned int) == sizeof(int)<<endl; // 相等，输出 1

unsigned影响的只是最高位bit的意义，数据长度不会被改变的。

结论：unsigned不能影响sizeof的取值。

（2）自定义数据类型

typedef可以用来定义C++自定义类型。考虑下面的问题：

typedef short WORD;

typedef long DWORD;

cout<<(sizeof(short) == sizeof(WORD))<<endl; // 相等，输出1

cout<<(sizeof(long) == sizeof(DWORD))<<endl; // 相等，输出1

结论：自定义类型的sizeof取值等同于它的类型原形。

（3）函数类型

考虑下面的问题：

int f1(){return 0;};

double f2(){return 0.0;}

void f3(){}

cout<<sizeof(f1())<<endl; // f1()返回值为int，因此被认为是int

cout<<sizeof(f2())<<endl; // f2()返回值为double，因此被认为是double

cout<<sizeof(f3())<<endl; // 错误！无法对void类型使用sizeof

cout<<sizeof(f1)<<endl; // 错误！无法对函数指针使用sizeof

cout<<sizeof*f2<<endl; // *f2，和f2()等价，因为可以看作object，所以括号不是必要的。被认为是double

结论：对函数使用sizeof，在编译阶段会被函数返回值的类型取代，

4、指针问题

考虑下面问题：

cout<<sizeof(string*)<<endl; // 4

cout<<sizeof(int*)<<endl; // 4

cout<<sizof(char****)<<endl; // 4

可以看到，不管是什么类型的指针，大小都是4的，因为指针就是32位的物理地址。

结论：只要是指针，大小就是4。（64位机上要变成8也不一定）。

5、数组问题

考虑下面问题：

char a[] = "abcdef";

int b[20] = {3, 4};

char c[2][3] = {"aa", "bb"};

cout<<sizeof(a)<<endl; // 7

cout<<sizeof(b)<<endl; // 20*4=80

cout<<sizeof(c)<<endl; // 6

数组a的大小在定义时未指定，编译时给它分配的空间是按照初始化的值确定的，也就是7。c是多维数组，占用的空间大小是各维数的乘积，也就是6。可以看出，数组的大小就是他在编译时被分配的空间，也就是各维数的乘积*数组元素的大小。

结论：数组的大小是各维数的乘积*数组元素的大小。

这里有一个陷阱：

int *d = new int[10];

cout<<sizeof(d)<<endl; // 4

d是我们常说的动态数组，但是他实质上还是一个指针，所以sizeof(d)的值是4。

再考虑下面的问题：

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是一个很奇怪的定义，他表示一个指向 double*[3][6]类型数组的指针。既然是指针，所以sizeof(a)就是4。

既然a是执行double*[3][6]类型的指针，*a就表示一个double*[3][6]的多维数组类型，因此sizeof(*a)=3*6*sizeof(double*)=72。同样的，**a表示一个double*[6]类型的数组，所以sizeof(**a)=6*sizeof(double*)=24。***a就表示其中的一个元素，也就是double*了，所以sizeof(***a)=4。至于****a，就是一个double了，所以sizeof(****a)=sizeof(double)=8。

6、向函数传递数组的问题。

考虑下面的问题：

#include <iostream>

using namespace std;

int Sum(int i[])

{

int sumofi = 0;

for (int j = 0; j < sizeof(i)/sizeof(int); j++) //实际上，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得到数组的大小，然后求和。但是实际上，传入自函数Sum的，只是一个int 类型的指针，所以sizeof(i)=4，而不是24，所以会产生错误的结果。解决这个问题的方法使是用指针或者引用。

使用指针的情况：

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;

}

在这个Sum里，i是一个指向i[6]类型的指针，注意，这里不能用int Sum(int (*i)[])声明函数，而是必须指明要传入的数组的大小，不然sizeof(*i)无法计算。但是在这种情况下，再通过sizeof来计算数组大小已经没有意义了，因为此时大小是指定为6的。

使用引用的情况和指针相似：

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;

}

这种情况下sizeof的计算同样无意义，所以用数组做参数，而且需要遍历的时候，函数应该有一个参数来说明数组的大小，而数组的大小在数组定义的作用域内通过sizeof求值。因此上面的函数正确形式应该是：

#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

考虑下面的问题：

char a[] = "abcdef";

char b[20] = "abcdef";

string s = "abcdef";

cout<<strlen(a)<<endl; // 6，字符串长度

cout<<sizeof(a)<<endl; // 7，字符串容量

cout<<strlen(b)<<endl; // 6，字符串长度

cout<<sizeof(b)<<endl; // 20，字符串容量

cout<<sizeof(s)<<endl; // 12, 这里不代表字符串的长度，而是string类的大小

cout<<strlen(s)<<endl; // 错误！s不是一个字符指针。

a[1] = '\0';

cout<<strlen(a)<<endl; // 1

cout<<sizeof(a)<<endl; // 7，sizeof是恒定的

strlen是寻找从指定地址开始，到出现的第一个0之间的字符个数，他是在运行阶段执行的，而sizeof是得到数据的大小，在这里是得到字符串的容量。所以对同一个对象而言，sizeof的值是恒定的。string是C++类型的字符串，他是一个类，所以sizeof(s)表示的并不是字符串的长度，而是类string的大小。strlen(s)根本就是错误的，因为strlen的参数是一个字符指针，如果想用strlen得到s字符串的长度，应该使用sizeof(s.c_str())，因为string的成员函数c_str()返回的是字符串的首地址。实际上，string类提供了自己的成员函数来得到字符串的容量和长度，分别是Capacity()和Length()。string封装了常用了字符串操作，所以在C++开发过程中，最好使用string代替C类型的字符串。