C++ sizeof 使用规则及陷阱分析

2006-09-07 06:00作者：出处：blog责任编辑：方舟

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　　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）。

　　顺便唧唧歪歪几句，C++中的指针表示实际内存的地址。和C不一样的是，C++中取消了模式之分，也就是不再有small,middle,big,取而代之的是统一的flat。flat模式采用32位实地址寻址，而不再是c中的 segment:offset模式。举个例子，假如有一个指向地址 f000:8888的指针，如果是C类型则是8888(16位, 只存储位移，省略段)，far类型的C指针是f0008888(32位，高位保留段地址，地位保留位移),C++类型的指针是f8888(32位，相当于段地址*16 + 位移，但寻址范围要更大)。

　　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
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。