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C/C++基础::sizeof() 与 sizeof(string)

2016-02-25 16:05 525 查看
sizeof(string 对象) ≠ string 对象的
.size()
成员函数（
.size()与.length()
不作区别，返回 string 的字符个数）

string
的实现在各库中可能有所不同，但在同一个库中相同的一点是，无论
string
里存放了多长的字符串，它们的
sizeof()
都是固定的（举个不太恰当的例子，就好比，
int a;
无论int变量
a
取多大的值，
sizeof(a)
总为4），字符串所占的空间是从堆中动态分配的，与
sizeof()
无关；

sizeof(string) == 4
可能是最为典型的实现之一，不过也有
sizeof()
为 12，32 字节的库，同时也与编译器有关，在windows 32位操作系统下， 使用vs2013编译器测试，
sizeof(string) == 28
。

char buf[] = "hello";
// buf真正指向的是"hello\0"，\0也独占一个字节
std::cout << sizeof(buf) << std::endl;
// 实际所占的内存空间的大小，5+1(\0)=6
std::cout << strlen(buf) << std::endl;
// strlen 的头文件在 <string.h>
// <string> 也有其实现
// 该函数遇 `\0` 结束

std::string str = buf;
// 支持参数为char*的单参构造
std::cout << buf.size() << std::endl;
// == 5，不将`\0`计算在内
// 等价于 buf.length()
std::cout << sizeof(std::string) << std::endl;
// == 28，库及编译器的缘故
std::cout << sizeof(buf) << std::endl;
// 与字符串自身的长度无关


sizeof()、strlen() 与 \0 的关系

char buf[] = "he\0llo";
std::cout << sizeof(buf) << std::endl;
// 实际所占内存空间的大小，与`\0`的位置无关，
// 但会在字符串的末尾自动加上`\0`，也即 he\0llo\0
std::cout << strlen(buf) << std::endl;
// 遇第一个\0结束统计


也即：

sizeof()：对象在内存中所占空间的真实大小

strlen()：遇第一个
\0
结束大小的统计，也即不视
\0
后的字符为当前字符串的内容，事实上，也确实如此；

std::cout << buf << std::endl;
// he
// 字符串的赋值以`\0`为结束


sizeof 何人？

msdn 给出如下的定义：

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.

return 让我们联想，sizeof() 是否是一个函数？答案是否定的，
sizeof(object)
可以执行，
sizeof object
也是可以执行的（但仅限于变量或者对象，类型不支持该操作，也即
sizeof int
，就会报错，加
()
是永远正确的操作），显然不满足于C语言对函数的要求。有人说 sizeof 是一元操作符，事实也并非如此，sizeof 更像是一个特殊的宏，在编译阶段求值；

cout << sizeof (int) << endl;
// 32位机，int 占4个字节
cout << sizeof (1==2) << endl;
// sizeof(bool)


在编译阶段已被翻译为：

cout << 4 << endl;
cout << 1 << endl;


这里有一个著名的陷阱：

int a = 1;
cout << sizeof(a = 3) << endl;
cout << a << endl;


输出不是预期的4,3而是4,1，可见 
a
的初始值并未被改变，也即
a=3
并未被真正执行。原因正在于，
sizeof()
的编译阶段处理的特性了。由于
sizeof
不能被翻译成机器码，所以
sizeof
的作用范围内，也就是
()
里面的表达式（expression）不能被编译，而是被替换为类型，赋值操作符（=）返回左操作数的类型，所以 a=3在sizeof()看来就相当于
int
，而代码也被替换为：

int a = 1;
cout << 4 << std::endl;
cout << a << std::endl;


所以，结论就是：

不可在
sizeof
作用于一个表达式（sizeof(++a)），在sizeof()看来，该表达式最后等效于一个类型，表达式不会被编译，更不会被执行；

sizeof 操作函数类型

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，同样，虽然调用的动作，函数并不会被真正执行；

int foo()
{
std::cout << "foo()" << std::endl;
}

int main(int, char**)
{
std::cout << sizeof(foo()) << std::endl;
// 只输出为 4
// "foo()"：不会被输出
return 0;
}


References

[1] sizeof和sizeof(string)的问题
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