sizeof计算结构体字节数

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Sizeof 用法

本文主要包括二个部分,第一部分重点介绍在VC 中,怎么样采用sizeof 来求结构的大小,以及容易出现的问题,并给出解决问题的方法,第二部分总结出VC 中sizeof 的主要用法。

1 、 sizeof 应用在结构上的情况

请看下面的结构:

struct MyStruct

{

double dda1;

char dda;

int type

};

对结构MyStruct 采用sizeof 会出现什么结果呢?sizeof(MyStruct) 为多少呢?也许你会这样求:

sizeof(MyStruct)=sizeof(double)+sizeof(char)+sizeof(int)=13

但是当在VC 中测试上面结构的大小时,你会发现sizeof(MyStruct) 为16 。你知道为什么在VC中会得出这样一个结果吗?

其实,这是VC 对变量存储的一个特殊处理。为了提高CPU 的存储速度,VC 对一些变量的起始地址做了“对齐”处理。在默认情况下,VC 规定各成员变量存放的起始地址 相对于结构的起始地址 的偏移量必须为该变量的类型所占用的字节数的倍数。下面列出常用类型的对齐方式(vc6.0,32 位系统) 。

类型

对齐方式(变量存放的起始地址相对于结构的起始地址的偏移量)

Char

偏移量必须为 sizeof(char) 即 1 的倍数

int

偏移量必须为 sizeof(int) 即 4 的倍数

float

偏移量必须为 sizeof(float) 即 4 的倍数

double

偏移量必须为 sizeof(double) 即 8 的倍数

Short

偏移量必须为 sizeof(short) 即 2 的倍数

各成员变量在存放的时候根据在结构中出现的顺序依次申请空间,同时按照上面的对齐方式调整位置,空缺的字节VC 会自动填充。同时VC 为了确保结构的大小为结构的字节边界数(即该结构中占用最大空间的类型所占用的字节数)的倍数,所以在为最后一个成员变量申请空间后,还会根据需要自动填充空缺的字节。

下面用前面的例子来说明VC 到底怎么样来存放结构的。

struct MyStruct

{

double dda1;

char dda;

int type

} ;

为上面的结构分配空间的时候,VC 根据成员变量出现的顺序和对齐方式,先为第一个成员dda1分配空间,其起始地址跟结构的起始地址相同(刚好偏移量0 刚好为sizeof(double) 的倍数),该成员变量占用sizeof(double)=8 个字节;接下来为第二个成员dda 分配空间,这时下一个可以分配的地址对于结构的起始地址的偏移量为8 ,是sizeof(char) 的倍数,所以把dda 存放在偏移量为8 的地方满足对齐方式,该成员变量占用sizeof(char)=1 个字节;接下来为第三个成员type分配空间,这时下一个可以分配的地址对于结构的起始地址的偏移量为9 ,不是sizeof(int)=4 的倍数,为了满足对齐方式对偏移量的约束问题,VC 自动填充3 个字节(这三个字节没有放什么东西),这时下一个可以分配的地址对于结构的起始地址的偏移量为12 ,刚好是sizeof(int)=4 的倍数,所以把type 存放在偏移量为12 的地方,该成员变量占用sizeof(int)=4 个字节;这时整个结构的成员变量已经都分配了空间,总的占用的空间大小为:8+1+3 +4=16 ,刚好为结构的字节边界数 (即结构中占用最大空间的类型所占用的字节数sizeof(double)=8)的倍数 ,所以没有空缺的字节需要填充。所以整个结构的大小为:sizeof(MyStruct)=8+1+3+4=16 ,其中有3 个字节是VC 自动填充的,没有放任何有意义的东西。

注意:不仅仅要按照“偏移量为类型倍数 ”这个原则,而且还要在每个元素分配完毕后,再检查“字节边界数 ”是否正确。有时因为大意导致此处少计算几个字节。如下例:

下面再举个例子,交换一下上面的MyStruct 的成员变量的位置,使它变成下面的情况:

struct MyStruct

{

 char dda;

 double dda1; 

 int type

} ;

这个结构占用的空间为多大呢?在VC6.0 环境下,可以得到sizeof(MyStruc) 为24 。结合上面提到的分配空间的一些原则,分析下VC 怎么样为上面的结构分配空间的。(简单说明)

struct MyStruct

{

  char dda;// 偏移量为0 ,满足对齐方式,dda 占用1 个字节;

 double dda1;// 下一个可用的地址的偏移量为1 ,不是sizeof(double)=8

             // 的倍数,需要补足7 个字节才能使偏移量变为8 (满足对齐

             // 方式),因此VC 自动填充7 个字节,dda1 存放在偏移量为8

             // 的地址上,它占用8 个字节。

 int type ;// 下一个可用的地址的偏移量为16 ,是sizeof(int)=4 的倍

           // 数,满足int 的对齐方式,所以不需要VC 自动填充,type 存

           // 放在偏移量为16 的地址上,它占用4 个字节。

} ;//所有成员变量都分配了空间,空间总的大小为1+7+8+4=20,不是结构

   // 的节边界数(即结构中占用最大空间的类型所占用的字节数sizeof

   //(double)=8 )的倍数,所以需要填充4 个字节,以满足结构的大小为

   //sizeof(double)=8 的倍数。

 

所以该结构总的大小为:sizeof(MyStruc) 为1+7+8+4+4=24 。其中总的有7+4=11 个字节是VC自动填充的,没有放任何有意义的东西。

 

VC 对结构的存储的特殊处理确实提高CPU 存储变量的速度,但是有时候也带来了一些麻烦,我们也屏蔽掉变量默认的对齐方式,自己可以设定变量的对齐方式。

VC 中提供了#pragma pack(n)来设定变量以n字节对齐方式。n 字节对齐 就是说变量存放的起始地址的偏移量 有两种情况:第一 、如果n 大于等于该变量所占用的字节数,那么偏移量必须满足默认的对齐方式,第二 、如果n 小于该变量的类型所占用的字节数,那么偏移量为n 的倍数,不用满足默认的对齐方式。结构的总大小 也有个约束条件,分下面两种情况:如果n 大于所有成员变量类型所占用的字节数,那么结构的总大小必须为占用空间最大的变量占用的空间数的倍数;否则必须为n 的倍数。

一定要领会以上的意思。

下面举例说明其用法。

#pragma pack(push) // 保存对齐状态

#pragma pack(4)// 设定为4 字节对齐

struct test

{

  char m1;

  double m4;

  int  m3;

};

#pragma pack(pop)// 恢复对齐状态

以上结构的大小为16 ,下面分析其存储情况,首先为m1 分配空间,其偏移量为0 ,满足我们自己设定的对齐方式(4 字节对齐),m1 占用1 个字节。接着开始为m4 分配空间,这时其偏移量为1 ,需要补足3 个字节,这样使偏移量满足为n=4 的倍数(因为sizeof(double) 大于n),m4 占用8 个字节。接着为m3 分配空间,这时其偏移量为12 ,满足为4 的倍数,m3 占用4个字节。这时已经为所有成员变量分配了空间,共分配了16 个字节,满足为n 的倍数。如果把上面的#pragma pack(4)改为#pragma pack(16),那么我们可以得到结构的大小为24。(?这个地方不理解 ???)

2 、 sizeof 用法总结

在VC 中,sizeof 有着许多的用法,而且很容易引起一些错误。下面根据sizeof 后面的参数对sizeof 的用法做个总结。

A . 参数为数据类型或者为一般变量。例如sizeof(int),sizeof(long) 等等。这种情况要注意的是不同系统或者不同编译器得到的结果可能是不同的。例如int 类型在16 位系统中占2 个字节,在32 位系统中占4 个字节。

B . 参数为数组或指针。下面举例说明.

int a[50];  //sizeof(a)=4*50=200;  求数组所占的空间大小

int *a=new int[50];// sizeof(a)=4; a 为一个指针,sizeof(a) 是求指针

                   // 的大小, 在32 位系统中,当然是占4 个字节。

C . 参数为结构或类。Sizeof 应用在类和结构的处理情况是相同的。但有两点需要注意,第一、结构或者类中的静态成员不对结构或者类的大小产生影响,因为静态变量的存储位置与结构或者类的实例地址无关。

第二、没有成员变量的结构或类的大小为1,因为必须保证结构或类的每一 个实例在内存中都有唯一的地址。

下面举例说明,

Class Test{int a;static double c};//sizeof(Test)=4.

Test *s;//sizeof(s)=4,s 为一个指针。

Class test1{ };//sizeof(test1)=1;

D . 参数为其他。下面举例说明。

   int func(char s[5]);             //这个地方一定要引起注意

   {

      cout<<sizeof(s);// 这里将输出4 ,本来s 为一个数组,但由于做为函

                     // 数的参数在传递的时候系统处理为一个指针,所

                     // 以sizeof(s) 实际上为求指针的大小。

      return 1;

}

sizeof(func( “1234 ”))=4// 因为func 的返回类型为int ,所以相当于

                     // 求sizeof(int).

 

以上为sizeof 的基本用法,在实际的使用中要注意分析VC 的分配变量的分配策略,这样的话可以避免一些错误。


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