sizeof作用于基本數(shù)據(jù)類型，在特定的平臺和特定的編譯器中，結果是確定的，如果使用sizeof計算構造類型：結構體、聯(lián)合體和類的大小時，情況稍微復雜一些。

1.sizeof計算結構體

考察如下代碼：

struct S1
{
char c;
int i;
};
cout<<”sizeof(S1)=”<<sizeof(S1)<<endl;

sizeof(S1)結果是8，并不是想象中的sizeof(char)+sizeof(int)=5。這是因為結構體或類成員變量具有不同類型時，需進行成員變量的對齊。《計算機組成原理》一書中說明，對齊的目的是減少訪存指令周期，提高CPU存儲速度。

1.1內(nèi)存對齊原則

（1）結構體變量的首地址能夠被其最寬基本成員類型大小所整除；

（2）結構體每個成員相對于結構體首地址的偏移量都是成員大小的整數(shù)倍，如有需要編譯器會在成員之間加上填充字節(jié)；

（3）結構體的總大小為結構體最寬基本成員類型大小的整數(shù)倍，如有需要編譯器會在最末一個成員之后加上填充字節(jié)。

有了以上三個內(nèi)存對齊的原則，就可以輕松應對嵌套結構體類型的內(nèi)存對齊。如下：

struct S2
{
char c1;
S1 s;
char c2;
};

在尋找S2的最寬基本數(shù)據(jù)類型時，包括其嵌套的結構體中的成員，從S1中尋找出最寬結構體數(shù)據(jù)類型是int，因此S2的最寬數(shù)據(jù)類型是int。S1 s在結構體S2中的對齊也遵守前三個準則，因此sizeof(S2)=sizeof(char)+pad(3)+sizeof(S1)+1+pad(3)=1+3+8+1+3=16字節(jié)，其中pad(3)表示填充3個字節(jié)。

結構體某個成員相對于結構體首地址的偏移量可以通過宏offsetof()來獲得，這個宏也在stddef.h中定義，如下：

#define offsetof(s,m) (size_t)&(((s *)0)->m)

例如獲得S1中的偏移量，方法為

size_t pos = offsetof(S1, i); //pos等于4

1.2修改對齊方式

1.2.1#pragma pack

#pragma pack(n)中n為字節(jié)對齊數(shù)，其取值為1、2、4、8、16，默認是8。結構體對齊時，

（1）成員的偏移量為成員本身大小和n二者最小值的整數(shù)倍；
（2）結構體最終大小是結構體中最寬基本類型成員大小和n二者中的最小值的整數(shù)倍。

考察如下代碼：

#pragma pack(push) //將當前pack設置壓棧保存
#pragma pack(2) //必須在結構體定義之前使用
struct S1
{
char c;
int i;
};
struct S2
{
char c1;
S1 s;
char c2
};
#pragma pack(pop) // 恢復先前的pack設置

//或者
#pragma pack(2)
...
#pragma pack()

因此，sizeof(S2)=sizeof(char)+pad(1)+sizeof(S1)+1+pad(1)=1+1+6+1=10字節(jié)。

注意，#pragma pack不能指定變量的存儲地址，變量的首地址默認為最大基本成員類型大小的整數(shù)倍。

1.2.2__declspec(align(#))

VC++支持__declspec(align(#))，在GNU C++并不支持。#的取值為1~8192，為2的冪。使用示例如下：

__declspec(align(256)) struct TestSize
{
char a;
int i;
};
cout<<sizeof(TestSize)<<endl; //輸出256

__declspec(align(#))要求#為2的整數(shù)次冪，作用主要有兩個方面：
（1）使結構體或類成員按#pragma pack確定內(nèi)存布局之后，在末尾填充內(nèi)存使得整個對象的大小至少是#的整數(shù)倍。
（2）作用于變量時，強制要求編譯器將變量放置在地址是#整數(shù)倍的內(nèi)存位置上。這點在調(diào)用原生API等要求嚴格對齊的方法時十分重要。

1.3空結構體

C/C++中不允許長度為0的數(shù)據(jù)類型存在。對于“空結構體”（不含數(shù)據(jù)成員）的大小不為0，而是1。“空結構體”變量也得被存儲，這樣編譯器也就只能為其分配一個字節(jié)的空間用于占位了。如下：

struct S3 { };
sizeof(S3); // 結果為1

1.4位域結構體

有些信息在存儲時，并不需要占用一個完整的字節(jié)， 而只需占一個或多個二進制位。例如在存放一個開關量時，只有0和1 兩種狀態(tài)， 用一位即可表示。為了節(jié)省存儲空間，并使處理簡便，Ｃ語言又提供了一種數(shù)據(jù)結構，稱為”位域”或”位段”。包含位域變量的結構體叫作位域結構體。位域結構體的定義形式：

struct 位域結構體名
{ 
類型說明符 位域名:位域長度;
...
};

注意，位域長度不應該大于該類型說明符對應的數(shù)據(jù)類型的位長度。
使用位域的主要目的是壓縮存儲，其大致規(guī)則為：

（1）如果相鄰位域字段的類型相同，且其位寬之和小于類型的sizeof大小，則后面的字段將緊鄰前一個字段存儲，直到不能容納為止；
（2）如果相鄰位域字段的類型相同，但其位寬之和大于類型的sizeof大小，則后面的字段將從新的存儲單元開始，其偏移量為其類型大小的整數(shù)倍；
（3）如果相鄰位域字段的類型不同，則各編譯器的具體實現(xiàn)有差異，VC++采取不壓縮方式，GNU C++采取壓縮方式；
（4）如果位域字段之間穿插著非位域字段，則不進行壓縮；
（5）整個結構體的總大小為最寬基本類型成員大小的整數(shù)倍；
（6）位域可以無位域名，這時它只用作填充或調(diào)整位置，不能使用。例如：

struct BitFiledStruct
{ 
int a:1;
int :2; //該2位不能使用
int b:3;
int c:2;
};

關于位域結構體的sizeof大小，考察如下代碼：

#include <iostream>
using namespace std;

struct BFS1
{
char f1 : 3;
char f2 : 4;
char f3 : 5;
};
struct BFS2
{
char f1 : 3;
int i : 4;
char f2 : 5;
};
struct BFS3
{
char f1 : 3;
char f2;
char f3 : 5;
};

int main()
{
cout<<sizeof(BFS1)<<endl;
cout<<sizeof(BFS2)<<endl;
cout<<sizeof(BFS3)<<endl;
}

運行上面的程序，VC++和GNU C++輸出結果如下：

//VC++輸出結果
2
12
3

//GNU C++輸出結果
2
4
3

考察以上代碼，得出：

（1）sizeof(BFS1)==2。當相鄰位域類型不同，在VC++中sizeof（BFS2）=1+pad(3)+4+1+pad(3)=12，采用不壓縮方式，位域變量i的偏移量需要是4的倍數(shù)，并且位域結構體BFS2的總大小必須是sizeof(int)的整數(shù)倍。在GNU C++中為sizeof(BFS2)=4，相鄰的位域字段的類型不同時，采取了壓縮存儲，位域變量i緊隨位域變量f1的剩余位進行存儲，位域變量f2同樣是緊隨位域變量i的剩余位進行存儲，并且位域結構體BFS2的總大小必須是sizeof(int)的整數(shù)倍，所以最終結果sizeof(BFS2)=1+pad(3)=4。

（2）sizeof(BFS3)==3，當非位域字段穿插在其中，不會產(chǎn)生壓縮，在VC++和GNU C++中得到的大小均為3，如果壓縮存儲，則sizeof(BFS3)==2。

2.sizeof計算共用體

結構體在內(nèi)存組織上是順序式的，共用體則是重疊式，各成員共享一段內(nèi)存，所以整個共用體的sizeof也就是每個成員sizeof的最大值。結構體的成員也可以是構造類型，這里，構造類型成員是被作為整體考慮的。所以，下面例子中，假設sizeof(s)的值大于sizeof(i)和sizeof(c),那么sizeof(U)等于sizeof(s)。

union U
{
int i;
char c;
S1 s;
};

3.sizeof計算類

類是C++中常用的自定義構造類型，有數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)組成，進行sizeof計算時，和結構體并沒有太大的區(qū)別?？疾烊缦麓a：

#include <iostream>
using namespace std;

class Small{};

class LessFunc
{
int num;
void func1(){};
};

class MoreFunc
{
int num;
void func1(){};
int func2(){return 1;};
};

class NeedAlign
{
char c;
double d;
int i;
};

class Virtual
{
int num;
virtual void func(){};
};

int main(int argc,char* argv[])
{
cout<<sizeof(Small)<<endl; //輸出1
cout<<sizeof(LessFunc)<<endl;//輸出4
cout<<sizeof(MoreFunc)<<endl;//輸出4
cout<<sizeof(NeedAlign)<<endl;//輸出24
cout<<sizeof(Virtual)<<endl; //輸出8
return 0;
}

注意一點，C++中類同結構體沒有本質的區(qū)別，結構體同樣可以包含成員函數(shù)，構造函數(shù)，析構函數(shù)，虛函數(shù)和繼承，但一般不這么使用，沿用了C的結構體使用習慣。類與結構體唯一的區(qū)別就是結構體的成員的默認權限是public，而類是private。

基于以上這點，再考察從程序的輸出結果，得出如下結論：

（1）類同結構體一樣，C++中不允許長度為0的數(shù)據(jù)類型存在，雖然類無任何成員，但該類的對象仍然占用1個字節(jié)。
（2）類的成員函數(shù)并不影響類對象占用的空間，類對象的大小是由它數(shù)據(jù)成員決定的。
（3）類和結構體一樣，同樣需要對齊，具體對齊的規(guī)則見上文結構體的內(nèi)存對齊。
（4）類如果包含虛函數(shù)，編譯器會在類對象中插入一個指向虛函數(shù)表的指針，以幫助實現(xiàn)虛函數(shù)的動態(tài)調(diào)用。

所以，該類的對象的大小至少比不包含虛函數(shù)時多4個字節(jié)。如果考慮內(nèi)存對齊，可能還要多些。如果使用數(shù)據(jù)成員之間的對齊，當類對象至少包含一個數(shù)據(jù)成員，且擁有虛函數(shù)，那么該對象的大小至少是8B，讀者可自行推導。

以上就是詳解C++ sizeof（下）的詳細內(nèi)容，更多關于C++ sizeof的資料請關注腳本之家其它相關文章！

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