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sizeof 操作符解析

1. 定义:
sizeof是何方神圣?
sizeof 乃 C/C++ 中的一个操作符(operator)是也。简单说其作用就是返回一个对象或者类型所占的内存字节数。
MSDN上的解释为:
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.
其返回值类型为size_t,在头文件stddef.h中定义。这是一个依赖于编译系统的值,一般定义为
typedef unsigned int size_t;
世上编译器林林总总,但作为一个规范,它们都会保证char、signed char和unsigned char的sizeof值为1,毕竟char是我们编程能用的最小数据类型。


2. 语法:
sizeof有三种语法形式,如下:
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
既然写法2可以用写法1代替,为求形式统一以及减少我们大脑的负担,第2种写法,忘掉它吧!
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。
例如:
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double,2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()
{
size_t sz = sizeof( foo() ); // foo() 的返回值类型为char,所以sz = sizeof(char),但函数foo()并不会被调用
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;
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。

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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
学过数据结构的你应该知道指针是一个很重要的概念,它记录了另一个对象的地址。既然是来存放地址的,那么它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,正是由于所有的指针变量所占内存大小相等,所以MFC消息处理函数使用两个参数WPARAM、LPARAM就能传递各种复杂的消息结构(使用指向结构体的指针)。


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*4=12(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?
Easy,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c3,c4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foo1时,程序会在栈上分配一个大小为3的数组吗?不会!

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