C++中sizeof運(yùn)算符全面詳解和代碼示例
更新時(shí)間：2025年07月31日 09:18:50 作者：點(diǎn)云SLAM
sizeof是C++中的一個(gè)編譯時(shí)運(yùn)算符,用于獲取對(duì)象或類型所占的字節(jié)數(shù),文中通過(guò)示例代碼介紹的非常詳細(xì),對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值,需要的朋友們下面隨著小編來(lái)一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧
sizeof 是 C++ 中的一個(gè)編譯時(shí)運(yùn)算符，用于獲取對(duì)象或類型所占的字節(jié)數(shù)（以 size_t 返回）。它是掌握底層內(nèi)存模型、結(jié)構(gòu)體對(duì)齊、數(shù)組大小計(jì)算等的重要工具。
1. 基本語(yǔ)法
sizeof(type) // 獲取類型的大小 sizeof expression // 獲取表達(dá)式結(jié)果的大小
2. 返回值類型
sizeof返回類型是std::size_t（定義在<cstddef>中），是一個(gè)無(wú)符號(hào)整型，足以容納系統(tǒng)中對(duì)象的最大可能大小。
3. 示例代碼一覽
#include <iostream>
#include <cstddef>
int main() {
int a = 5;
double b = 3.14;
int arr[10];
std::cout << "sizeof(int): " << sizeof(int) << "\n";
std::cout << "sizeof(a): " << sizeof(a) << "\n";
std::cout << "sizeof(b): " << sizeof b << "\n"; // 可省略括號(hào)
std::cout << "sizeof(arr): " << sizeof(arr) << "\n";
std::cout << "Number of elements in arr: " << sizeof(arr) / sizeof(arr[0]) << "\n";
return 0;
}
4. 結(jié)構(gòu)體對(duì)齊示例（含填充字節(jié)）
#include <iostream>
struct A {
char c; // 1 byte
int i; // 4 bytes
};
int main() {
std::cout << "sizeof(char): " << sizeof(char) << "\n";
std::cout << "sizeof(int): " << sizeof(int) << "\n";
std::cout << "sizeof(A): " << sizeof(A) << "\n"; // likely 8 due to padding
}
結(jié)構(gòu)體
A實(shí)際大小常常為 8，而不是 5，這是因?yàn)榫幾g器插入了填充字節(jié)以保證成員變量對(duì)齊（稱為結(jié)構(gòu)體對(duì)齊或 padding）。
5. 指針和數(shù)組的區(qū)別
int arr[10]; int* p = arr; std::cout << "sizeof(arr): " << sizeof(arr) << "\n"; // 10 * sizeof(int) std::cout << "sizeof(p): " << sizeof(p) << "\n"; // 指針大小，通常是 8（64 位系統(tǒng)）
6. 類的sizeof示例（含虛函數(shù)、繼承）
#include <iostream>
class Base {
virtual void foo() {}
};
class Derived : public Base {
int data;
};
int main() {
std::cout << "sizeof(Base): " << sizeof(Base) << "\n"; // 有 vptr，通常為 8
std::cout << "sizeof(Derived): " << sizeof(Derived) << "\n"; // vptr + int + padding
}
7. 注意事項(xiàng)
| 事項(xiàng) | 說(shuō)明 |
|---|---|
| sizeof 是編譯時(shí)運(yùn)算 | 除非作用于 VLA（C99 風(fēng)格，C++ 不支持），否則計(jì)算在編譯期完成 |
| 對(duì)于類型無(wú)需括號(hào) | sizeof expression 中括號(hào)可?。籹izeof(type) 中必須加括號(hào) |
| 數(shù)組退化 | sizeof(arr) 在函數(shù)參數(shù)中為指針大小，不是數(shù)組總大小 |
| 對(duì)動(dòng)態(tài)分配數(shù)組無(wú)效 | sizeof(new int[10]) 得到的是指針大小，不是數(shù)組大小 |
8.sizeof與模板配合（常用于靜態(tài)斷言）
template<typename T>
void check_size() {
static_assert(sizeof(T) <= 8, "Type is too big!");
}
9. C++11 起的alignof
#include <iostream>
#include <type_traits>
struct MyStruct {
char c;
double d;
};
int main() {
std::cout << "sizeof(MyStruct): " << sizeof(MyStruct) << "\n";
std::cout << "alignof(MyStruct): " << alignof(MyStruct) << "\n";
}
10、綜合示例
下面是一個(gè) 跨平臺(tái)結(jié)構(gòu)體對(duì)齊測(cè)試工具類 的完整示例，功能如下：
- 顯示結(jié)構(gòu)體每個(gè)成員的偏移量（
offsetof）； - 顯示結(jié)構(gòu)體整體
sizeof和alignof； - 兼容 GCC / Clang / MSVC；
- 可用于診斷因字節(jié)對(duì)齊（padding）帶來(lái)的內(nèi)存浪費(fèi)。
工具類：StructInspector
功能說(shuō)明：
- 使用
offsetof獲取成員偏移； - 使用
sizeof和alignof獲取結(jié)構(gòu)體大小和對(duì)齊； - 可擴(kuò)展支持任意結(jié)構(gòu)體（通過(guò)宏注冊(cè)成員）。
示例代碼
#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <cstddef>
#include <string>
#include <type_traits>
// 通用格式輸出宏
#define PRINT_ALIGN_INFO(T) \
std::cout << "Struct: " << #T << "\n" \
<< " Size: " << sizeof(T) << "\n" \
<< " Alignof: " << alignof(T) << "\n\n";
// 檢查偏移宏（成員名必須為字符串形式）
#define PRINT_MEMBER_OFFSET(StructType, Member) \
std::cout << std::setw(20) << #Member << " @ offset: " << offsetof(StructType, Member) << "\n";
// -----------------------------
// 示例結(jié)構(gòu)體
// -----------------------------
struct MyStruct {
char c1;
double d;
int i;
char c2;
};
struct PackedStruct {
char c1;
char c2;
int i;
} __attribute__((packed)); // GCC/Clang 特性（MSVC: use #pragma pack）
#pragma pack(push, 1)
struct MsvcPackedStruct {
char c1;
char c2;
int i;
};
#pragma pack(pop)
// -----------------------------
// 工具函數(shù)：打印結(jié)構(gòu)體布局
// -----------------------------
template<typename T>
void InspectStructLayout(const std::string& name) {
std::cout << "==============================\n";
std::cout << "Inspecting: " << name << "\n";
std::cout << "sizeof(" << name << ") = " << sizeof(T) << "\n";
std::cout << "alignof(" << name << ") = " << alignof(T) << "\n";
std::cout << "------------------------------\n";
}
// 示例專用模板：打印具體成員偏移
void Inspect_MyStruct() {
InspectStructLayout<MyStruct>("MyStruct");
PRINT_MEMBER_OFFSET(MyStruct, c1);
PRINT_MEMBER_OFFSET(MyStruct, d);
PRINT_MEMBER_OFFSET(MyStruct, i);
PRINT_MEMBER_OFFSET(MyStruct, c2);
std::cout << "\n";
}
void Inspect_PackedStruct() {
InspectStructLayout<PackedStruct>("PackedStruct");
PRINT_MEMBER_OFFSET(PackedStruct, c1);
PRINT_MEMBER_OFFSET(PackedStruct, c2);
PRINT_MEMBER_OFFSET(PackedStruct, i);
std::cout << "\n";
}
void Inspect_MsvcPackedStruct() {
InspectStructLayout<MsvcPackedStruct>("MsvcPackedStruct");
PRINT_MEMBER_OFFSET(MsvcPackedStruct, c1);
PRINT_MEMBER_OFFSET(MsvcPackedStruct, c2);
PRINT_MEMBER_OFFSET(MsvcPackedStruct, i);
std::cout << "\n";
}
// -----------------------------
// 主程序入口
// -----------------------------
int main() {
Inspect_MyStruct();
Inspect_PackedStruct();
Inspect_MsvcPackedStruct();
return 0;
}
示例輸出（Linux + GCC）
==============================
Inspecting: MyStruct
sizeof(MyStruct) = 24
alignof(MyStruct) = 8
------------------------------
c1 @ offset: 0
d @ offset: 8
i @ offset: 16
c2 @ offset: 20
==============================
Inspecting: PackedStruct
sizeof(PackedStruct) = 6
alignof(PackedStruct) = 1
------------------------------
c1 @ offset: 0
c2 @ offset: 1
i @ offset: 2
==============================
Inspecting: MsvcPackedStruct
sizeof(MsvcPackedStruct) = 6
alignof(MsvcPackedStruct) = 1
------------------------------
c1 @ offset: 0
c2 @ offset: 1
i @ offset: 2
可擴(kuò)展功能
可以封裝為模板工具類，如下：
template<typename T>
struct StructAnalyzer {
static void inspect(const std::vector<std::string>& member_names, const std::vector<std::size_t>& member_offsets) {
std::cout << "Sizeof: " << sizeof(T) << ", Alignof: " << alignof(T) << "\n";
for (size_t i = 0; i < member_names.size(); ++i)
std::cout << member_names[i] << " @ offset: " << member_offsets[i] << "\n";
}
};
因?yàn)?C++ 不支持反射，需要手動(dòng)提供成員名與偏移。
小結(jié)
| 功能 | 實(shí)現(xiàn) |
|---|---|
| 成員偏移計(jì)算 | offsetof(StructType, member) |
| 結(jié)構(gòu)體大小與對(duì)齊 | sizeof, alignof |
| 跨平臺(tái)結(jié)構(gòu)體分析支持 | __attribute__((packed)) / #pragma pack(1) |
| 填充字節(jié)檢查（診斷浪費(fèi)） | offsetof + sizeof 分析對(duì)比 |
總結(jié)
| 用法 | 說(shuō)明 |
|---|---|
| sizeof(type) | 獲取某個(gè)類型的大小 |
| sizeof(expr) | 獲取表達(dá)式類型的大小 |
| 獲取數(shù)組元素個(gè)數(shù) | sizeof(arr) / sizeof(arr[0]) |
| 獲取結(jié)構(gòu)體大小（含對(duì)齊） | sizeof(Struct) |
| 與模板、static_assert 配合 | 編譯時(shí)類型檢查 |
| 指針大小 | 與指向?qū)ο蟠笮o(wú)關(guān) |
到此這篇關(guān)于C++中sizeof運(yùn)算符全面詳解和代碼示例的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++ sizeof運(yùn)算符內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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