sizeof总结

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                            sizeof 总结
编    者：张永辉 2012年9月17日
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c语言中判断数据类型长度符 sizeof
　　用法
        1) sizeof(类型说明符，数组名或表达式);
        2) sizeof 变量名

    1. 定义：

        sizeof是一个操作符,返回(unsigned int size_t)一个对象或者类型所占的内存字节数。
        sizeof( char、signed char unsigned char ) == 1

    2. 语法：

        sizeof有三种语法形式
            1) sizeof( object );            // sizeof( 对象 );
            2) sizeof( type_name );         // sizeof( 类型 );
            3) sizeof object;               // sizeof 对象;

        例如：
            sizeof( 2 );        == sizeof( int );
            sizeof( 2 + 3.14 ); == sizeof( double );

            char foo(void);
            sizeof( foo() );    == sizeof( char );  //其结果是函数返回类型的大小，函数并不会被调用

            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的
            sizeof( foo );          // error

            void foo2() { }
            sizeof( foo2() );       // error
            struct S
            {
                unsigned int f1 : 1;
            };
            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：(但在没有完全实现C99标准的编译器中就行不通了)
            int 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

　　4. 基本数据类型的sizeof

        short、int、long、float、double由于和系统相关的，所以可能不同，可能会在程序移植造成麻烦。
        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

        指针,它记录了另一个对象的地址。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，指针变量的sizeof是4,64位系统的sizeof为8.

        指针变量的sizeof值与指针所指的对象没有任何关系.
            char* pc = "abc";           sizeof( pc );   // 结果为4
            int* pi;                    sizeof( pi );   // 结果为4
            string* ps;                 sizeof( ps );   // 结果为4
            char** ppc = &pc;           sizeof( ppc );  // 结果为4
            void (*pf)();               sizeof( pf );   // 结果为4

　　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";  // 结果为4，一个NULL终止符
            int a2[3];          // 结果为3*4=12（依赖于int）

        求数组元素的个数
            int c1 = sizeof( a1 ) / sizeof( int );      // 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，提一下：
            void foo3(char a2[3])           //没有分配一个数组
            {　 int c2 = sizeof( a2 );  }   // c2 == 4, 蜕变成指针

　　7. 结构体的sizeof

        重要话题：字节对齐
            原因：字节对齐有助于加快计算机的取数速度，否则就得多花指令周期了。
                为此，编译器默认会对结构体进行处理（实际上其它地方的数据变量也是如此），
                    让宽度为2的基本数据类型（short等）都位于能被2整除的地址上，
                    让宽度为4的基本数据类型（int等  ）都位于能被4整除的地址上，以此类推。
                这样，两个数中间就可能需要加入填充字节，所以整个结构体的sizeof值就增长了。

        一个结构体示例：
            struct S1
            {
                char c;
                int i;
            };              VC6中sizeof(S1) == 8。

            struct S2       交换位置
            {
                int i;
                char c;     sizeof(S1) == 8 //此后面有3个填充字节
            };

            struct S3       sizeof(S3) == 8
            {
                int i;
                char c;     offsetof(S3, c)  == 4   相对首地址的偏移
                char cc;    offsetof(Sd, cc) == 5
            };

        字节对齐的细节和编译器实现相关，但一般满足三个准则：
            1) 结构体变量的首地址能够被其 ‘最宽基本类型成员’大小所整除；
            2) 每个成员相对于结构体首地址的偏移量（offset）都是成员大小的整数倍，
            3) 结构体的总大小为结构体‘最宽基本类型成员’大小的整数倍。

        对于上面的准则，有几点需要说明：
            1)某个成员相的地址偏移量可以通过宏offsetof()来获得，stddef.h中定义如下：
                #define offsetof(s,m) (size_t)&(((s *)0)->m)
            2)基本类型是指前面提到的像char、short、int、float、double这样的内置数据类型
              “数据宽度”就是指其sizeof的大小。
            3)当是复合类型时，最宽基本类型在其子成员中找，而不是把复合成员看成是一个整体。
              在确定复合类型成员的偏移位置时则是将复合类型作为整体看待。

            示例：
                struct S3
                {
                    char c1;        c1的偏移量为0 ,占0-4   其大小为4，填充3个字节
                    S1 s;           s 的偏移量为4 ,占5-12  其大小为8, 无填充
                    char c2;        c2的偏移量为12,占13-13 其大小为8, 填充3字节
                };

                S1的最宽简单类型为int，
                S3的最宽简单类型为int，（将S1“打散”看的）。
                sizeof(S3)==16。

        编译器的pack指令对sizeof的影响
            它是用来调整结构体对齐方式的，VC6中通过#pragma pack实现，也可以直接修改/Zp编译开关。
            #pragma pack的基本用法为：#pragma pack(n)，其取值为1、2、4、8、16，默认是8
                结构体成员的偏移 offsetof( .item ) = min(   n, sizeof( .item ) )

            示例：
                #pragma pack(push)  // 将当前pack设置压栈保存
                #pragma pack(2)     // 必须在结构体定义之前使用

                    struct S1
                    {
                        char c;
                        int i;      min(2, sizeof(i))==2，所以i的偏移量==2，
                    };              sizeof(S1)==6

                    struct S3
                    {
                        char c1;    c1的偏移量为0 ,占0-1   其大小为2，填充1个字节
                        S1 s;       s 的偏移量为2 ,占2-7   其大小为6, 无填充
                        char c2;    c2的偏移量为8 ,占8-9   其大小为2, 填充1字节
                    };              所以sizeof(S3)==10

                #pragma pack(pop)   // 恢复先前的pack设置

        空结构体
            示例：
                struct S5 { };
                sizeof( S5 );       // 结果为1
            试想一个“不占空间”的变量如何被取地址、两个不同的“空结构体”变量又如何得以区分呢于是，于是为其分配一个字节的空间用于占位。

    8. 含位域结构体的sizeof

        使用位域的主要目的是压缩存储，其大致规则为：
            1) 如果相邻位域字段的类型相同， 且其位宽之和 <  类型的sizeof大小，则后面的字段将紧邻前一个字段存储，直到不能容纳为止；
            2) 如果相邻位域字段的类型相同， 但其位宽之和 >= 类型的sizeof大小，则后面的字段将从新的存储单元开始，其偏移量为其类型大小的整数倍；
            3) 如果相邻位域字段的类型不同， VC6采取不压缩方式，Dev-C++采取压缩方式；
            4) 如果位域字段之间穿插着非位域字段，则不进行压缩；
            5) 整个结构体的总大小为最宽基本类型成员大小的整数倍。

        示例1：
            struct BF1
            {
                char f1 : 3;        第1个字节仅能容纳下f1和f2，所以f2被压缩到第1个字节中
                char f2 : 4;        f3只能从下一个字节开始
                char f3 : 5;
            };                      sizeof(BF1)==2

        示例2：
            struct BF2
            {
                char  f1 : 3;
                short f2 : 4;
                char  f3 : 5;
            };                      VC6中 sizeof(BF2)==6  Dev-C++中sizeof(BF2)==2

        示例3：
            struct BF3
            {
                char f1 : 3;
                char f2;
                char f3 : 5;
            };                      VC6和Dev-C++中 sizeof(BF2)==3

    9. 联合体的sizeof
        整个联合体的sizeof也就是每个成员sizeof的最大值。其成员也可以是复合类型，被作为整体考虑。
        示例1：
            union U
            {
                int i;
                char c;
                S1 s;
            };              sizeof(U)==sizeof(s)。