【C++学习笔记】sizeof()的用法与字节对齐

深藏阁楼爱情的钟 2022-08-05 07:47 165阅读 0赞

#### 1.32位机器和64位机器下面各类型sizeof的大小。 ####

1) 32位机器下：

Char类型：

Size of charis: 1

Size of unsigned charis: 1

Size of signed charis: 1

整型：

Size of intis: 4

Size of shortis: 2

Size of longis: 4

Size of long intis: 4

Size of signed intis: 4

Size of unsigned intis: 4

Size of unsigned long intis: 4

Size of long long intis: 8

Size of unsigned long longis: 8

浮点型：

Size of floatis: 4

Size of doubleis: 8

Size of long doubleis: 8

指针：

Size of (void \*) is: 4

Size of (char \*) is: 4

Size of (int \*)is: 4

Size of (long \*)is: 4

Size of (long long \*) is: 4

Size of (float \*)is: 4

Size of (double \*)is: 4

2) 64位机器下

Char类型：

Size of charis: 1

Size of unsigned charis: 1

Size of signed charis: 1

整型：

Size of intis: 4

Size of shortis: 2

Size of longis: 8

Size of long intis: 8

Size of signed intis: 4

Size of unsigned intis: 4

Size of unsigned long intis: 8

Size of long long intis: 8

Size of unsigned long longis: 8

浮点型：

Size of floatis: 4

Size of doubleis: 8

Size of long double is: 16

指针：

Size of (void \*)is: 8

Size of (char \*)is: 8

Size of (int \*)is: 8

Size of (long \*)is: 8

Size of (long long \*) is: 8

Size of (float \*)is: 8

Size of (double \*)is: 8

注意：32位机器和64位机器的区别：1）long从4字节变为8字节；2）long double从8字节变为16字节；3）指针从4字节变为8字节，这是因为指针是指向元素的地址，地址从4字节变为8字节，指针自然也会跟着变化。

#### 2.字节对齐的概念 ####

字节对齐：计算机存储系统中以Byte为单位存储数据，不同数据类型所占的空间不同。计算机为了快速的读写数据，默认情况下将数据存放在某个地址的起始位置，如整型数据(int)默认存储在地址能被4整除的起始位置，字符型数据(char)可以存放在任何地址位置（被1整除），短整型(short)数据存放在地址能被2整除的起始位置。这就是默认字节对齐的方式。

#### 3.数组的大小计算 ####

1)对数组执行sizeof运算得到整个数组所占空间的大小，等价于对数组中所有的元素各执行一次sizeof运算并将所得结果求和。注意：sizeof运算不会把数组转化成指针来处理。

如：

char ch\[10\] = “abcdef”;

cout<<sizeof(ch)<<endl;

cout<<sizeof(\*ch)<<endl;

程序运行结果为10和1。因为sieof运算时不会把数组转化为指针来处理，因此sizeof(ch)为10。ch\*指向的是字符串的首地址的值，也就是a。因此sizeof(\*ch)的值为1。

2)对string对象或vector对象执行sizeof运算只返回该类型固定部分的大小，不会计算对象中的元素占用了多少空间。

如：

vector<int> vec(5);

vec.push\_back(9);

cout<<sizeof(vec)<<endl;

程序运行结果为20。这是因为vector的底层实现就是数组，声明vec(5)就相当于已经分配了5个int类型的地址。因此sizeof(vec)的的小为5\*4=20。

3)对于函数传递的参数为数组的，因为在传递过程中，实际上是以指针的形式来传递的。因此，它的大小为指针的大小4。

如：

void print(char a\[\])

cout<<sizeof(a)<<endl;

int \_tmain(int argc, \_TCHAR\* argv\[\])

char ch\[10\]=”abc”;

print(ch);

#### 4.union和struct的大小计算 ####

1）union大小计算：

对于union，对齐的大小是最大的基本元素的对齐大小；对象的大小必须是该基本元素大小的整数倍；同时要满足实际大小不能小于最大成员的大小。

2）union大小计算举例：

如：

Union U1
    {
    	char a[9]；
    	int b;
    };

成员a是char类型，对齐大小为1字节，成员b是int类型，对齐大小是4，所以该union的对齐大小是4。大小为大于等于max(9,4)=9并为4的整数倍，所以是12字节。

3）struct大小计算

先算出struct的对齐大小，对齐的大小也是取决于struct成员中字节对齐最大的那个；然后根据每个成员的对齐大小对每个成员算出分配的空间；最后算出struct实际分配的空间，在满足对齐每个成员的基础上，满足是struct对齐大小的整数倍。

4）struct大小计算举例

如：

struct student
    {
    	char name[5];
    	int num;
    	short score;
    };

name是char型，对齐大小为1字节，num是int型，对齐大小为4字节，score是short型，对齐大小是2字节，所以student的对齐大小是4字节。数据对齐如下图：

|char|-----|-----|-----|

|----------int----------|

|--short---|-----|-----|

所以sizeof(student)为16。

如果我们把struct中的变量调换一下顺序，就会得到不一样的结果，比如：

struct student
    {
    	Int num;
    	char name[5];
    	short score;
    };

对齐大小依然为4字节，数据对齐如下图：

|----------int----------|

|char|-----|--short--|

所以sizeof(student)为12。

5）特殊情况

如果union或者struct为空，则它们的大小都为1。如果union或者struct中有static变量，则在计算大小时忽略掉static变量，因为static变量不属于union或者struct的一部分。例如：

struct str
    {
    	static int a;
    };

计算str大小时，a为static变量，忽略掉。则str相当于一个空的struct，因此sizeof(str)为1。

#### 5.类的大小计算 ####

1)空类

对于一个空类，它的大小为1。

2)简单类

如下定义一个类：

class A
    {
    public:
    	int a;
    	char b;
    };

对于简单类的大小，与struct一样。所以sizeof(A)为8。同样的，对于static变量也不属于类的一部分，因此计算大小时，要把static变量忽略掉。

3)带虚函数的类

虚函数放在虚表中，类中定义了虚函数，则需要一个指向虚表的指针。例如：

class B
    {
    public:
    	int a;
    	virtual void print() { }
    };

则sizeof(B)的大小为8。需要注意的是，当有多个虚函数的时候，仍然只需要一个指向虚表的指针，因此，如果类中有多个虚函数，仍然只占一个指针的大小。

#### 6.\#pragma pack()命令 ####

为了节省空间，我们可以在编码时通过\#pragma pack()命令指定程序的对齐方式，括号中是对齐的字节数，若该命令括号中的内容为空，则为默认对齐方式。例如：

\#pragma pack(2) //设置2字节对齐  
struct student  
\{  
char name\[5\]; //本身1字节对齐，比2字节对齐小，按1字节对齐  
intnum; //本身4字节对齐，比2字节对齐大，按2字节对齐  
short score; //本身也2字节对齐，仍然按2字节对齐  
\}；  
\#pragma pack() //取消设置的字节对齐方式

则student的对齐大小变为2字节，数据对齐如下图：

|char|char|

|char|------|

|-----int-----|

|---short---|

所以，sizeof(student)变为12。这样改变默认的字节对齐方式可以更充分地利用存储空间，但是这会降低计算机读写数据的速度，是一种以时间换取空间的方式。

#### 7.笔试题举例 ####

1）2014完美世界笔试填空第11题

class A
    {
    public:
        A(){}
        virtual ~A(){}
        char m_x;
    };
    A a;

sizeof(a)的值是：8

解析：虚函数放在虚表中，如果定义了虚函数，则需要存放一个指向虚表的指针。在C++中，指针占4个字节，char类型占1个字节，根据字节对齐的原理，需要占据8个字节，因此类的大小为8。

2）2015腾讯笔试题选择第11题