sizeof in C

Posted 2020-06-25 Mini灬哆啦

你真的了解sizeof么?你真的知道如何优化你的代码么?

之前一直不在意这个东西,今天突然想起来了了一个问题.

经过百度和自己的测试发现,原来自己还有很多都不会.所以记录下来.毕竟细节决定成败!

 

学过数据结构的应该知道指针是一个很重要的概念，它记录了另一个对象的地址。

既然是来存放地址的，那么它当然等于计算机内部地址总线的宽度。

所以在32位编译器中，一个指针变量的返回值必定是4bytes，

但是，在64位编译器中指针变量的sizeof结果为8bytes。

指针变量的sizeof值与指针所指的对象没有任何关系

数组的sizeof值等于数组所占用的内存字节数

    char a[] = {1, 2, 3};
    printf("%lu\\n",sizeof(a));//3
    
    char aa[] = "ab";
    printf("%lu\\n",sizeof(aa));//3
    
    int b[] = {1, 2, 3};
    printf("%lu\\n",sizeof(b));//12
    
    char *pa = "ab";
    printf("%lu\\n",sizeof(pa));//8
    
    int *pi = b;
    printf("%lu\\n",sizeof(pi));//8
    
    char **ppa = &pa;
    printf("%lu\\n",sizeof(ppa));//8
    
    void (*pf)();//函数指针
    printf("%lu\\n",sizeof(pf));//8

可以总结一下:sizeof如果是数组变量名称和话就是数组长度乘上基本数据类型大小.(所以第三个的值是3 * 4 = 12)

sizeof如果是指针的话,64位编译器都是8bytes,32位编译器都是4bytes.

这里为什么要说是编译器呢,因为字节的大小其实不是计算机系统决定的,其实是编译器决定的.

具体可以看我之前写的博客:The different of bit Compiler

那么看下面两种情况:

void fp(int buffer[3]) {
    printf("%lu\\n",sizeof(buffer));//8
}
void fp1(int buffer[]) {
    printf("%lu\\n",sizeof(buffer));//8
}

输出结果都是8,因为是地址传递,传的都是指针.所以在64位编译器中都是8

当我们用sizeof计算数组长度的时候正确的写法是这样:

    printf("%lu\\n",sizeof(a)/sizeof(char));//总长度/单个元素的长度  char型
    
    printf("%lu\\n",sizeof(b)/sizeof(b[0]));//总长度/第一个元素的长度 int型

 

结构体:

对于这两个结构体一样么?

struct s1 {
    char a;
    int b;
    char c;
};
struct s2 {
    char a;
    char c;
    int b;
};

看着一样,其实不一样.(有的人会觉得这两个结构体在内存中不都是占用6个字节么 4+1+1 = 6不就是变量位置换了一下么?)其实都不对

    struct s1 s1 = { \'a\', 0xFFFFFFFF, \'b\' };
    printf("%lu\\n",sizeof(s1));//12
    
    struct s2 s2 = { \'a\', \'b\', 0xFFFFFFFF };
    printf("%lu\\n",sizeof(s2));//8

一个占用12个字节的内存,一个占用8字节的内存!!!这仅仅就同一个变量换了一个位置而已.

解释:这就涉及到计算机组成原理的知识了.

我们先设置指针指向s1和s2

    struct s1 *sp1 = &s1;
    printf("%lu\\n",sizeof(sp1));//8
    
    struct s2 *sp2 = &s2;
    printf("%lu\\n",sizeof(sp2));//8

设置断点,lldb分别输入x/8xh sp1和x/8xh sp2,显示结果如下.

可以看到显示不一样.对于第一个结构体sp1:占用了12个字节的位置.a后面占用了3个字节是空的.b后面的三个字节是空的.大大浪费了存储空间

再看看sp2:占用了8个字节,但是有些人会问,这后面为什么不是0呢?

sp2的内存地址是0x7fff5fbff868,而sp1是0x7fff5fbff870,其实sp2后面跟着的就是sp1的内存的地址值...

大家也许会问为什么要这样,计算机组成原理告诉我们这叫字节对齐,有助于加快计算机的取数速度.(这里是优先分配4字节,后面会说优先分配8字节,并解释为什么)

现在我来解释一下x/8xh sp1的意思.

在debug模式断点处，查看字符指针变量内存中的值，现在只能查看第一个内存中的值可以在输出窗口采用gdb命令：x /nfu <addr>

n表示要显示的内存单元的个数

－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

f表示显示方式, 可取如下值：
x 按十六进制格式显示变量
d 按十进制格式显示变量
u 按十进制格式显示无符号整型
o 按八进制格式显示变量
t 按二进制格式显示变量
a 按十六进制格式显示变量
i 指令地址格式
c 按字符格式显示变量
f 按浮点数格式显示变量
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
u表示一个地址单元的长度：
b表示单字节
h表示双字节
w表示四字节
g表示八字节
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

既然上面的搞定,那么下面也是一样的.就不多解释.

 

struct s3 {
    char a;
    char c;
    int b;
    short d;
};
struct s4 {
    char a;
    char c;
    short d;
    int b;
};    

    struct s3 s3 = { \'a\', \'b\', 0xFFFFFFFF, 0xFFFF };
    printf("%lu\\n",sizeof(s3));//12
    
    struct s4 s4 = { \'a\', \'b\', 0xFFFF, 0xFFFFFFFF };
    printf("%lu\\n",sizeof(s4));//8

看来上面的是不是感觉可以了?

来看看下面的

    struct F{
        int a;
        char b;
        char c[2];
        double d;
        int f;
    };
    struct F f;
    printf("%lu",sizeof(f));//24

24?????为什么是24?

总结:

看到double了么!!double占8字节,所以分配的时候优先分配8字节,即使不满8字节,为什么之前的都是优先分配4字节呢?

这和结构体中最大字节大小有关,double在结构体中最大,所以优先分配8字节,之前都是int最大,所以优先分配4字节.

由此得出:

    struct F{
        char a;
        short b;
        char c;
    };
    struct F f;
    printf("%lu",sizeof(f));//6

那么对于char数组呢?比如:

    struct F{
        char a;
        short b;
        char c[3];
    };
    struct F f;
    printf("%lu",sizeof(f));//8

char c[3]占3个字节,是不是优先分配3个字节呢?不是的,char最小单元依旧是一个字节,

这就解释为什么输出是8了.

更详细的解释在百度百科:sizeof

运行环境:Xcode7, OS X 10.10