數組的sizeof

數組的sizeof值等於數組所占用的內存字節數，如： 
　　char a1[] = "abc"; 
　　int a2[3]; 
　　sizeof( a1 ); // 結果為4，字符 末尾還存在一個NULL終止符 
　　sizeof( a2 ); // 結果為3*4=12（依賴於int） 
　　一些朋友剛開始時把sizeof當作了求數組元素的個數，現在，你應該知道這是不對的，那么應該怎么求數組元素的個數呢Easy，通常有下面兩種寫法： 
　　int c1 = sizeof( a1 ) / sizeof( int ); // 總長度/單個元素的長度 
　　int c2 = sizeof( a1 ) / sizeof( a1[0] ); // 總長度/第一個元素的長度 
　　寫到這里，提一問，下面的c3，c4值應該是多少呢 
　　void foo3(char a3[3]) 
　　{ 
　　int c3 = sizeof( a3 ); // c3 == 
　　} 
　　void foo4(char a4[]) 
　　{ 
　　int c4 = sizeof( a4 ); // c4 == 
　　} 
　　也許當你試圖回答c4的值時已經意識到c3答錯了，是的，c3!=3。這里函數參數a3已不再是數組類型，而是蛻變成指針，相當於char* a3，為什么仔細想想就不難明白，我們調用函數foo1時，程序會在棧上分配一個大小為3的數組嗎不會！數組是“傳址”的，調用者只需將實參的地址傳遞過去，所以a3自然為指針類型（char*），c3的值也就為4。 
　　7. 結構體的sizeof 
　　這是初學者問得最多的一個問題，所以這里有必要多費點筆墨。讓我們先看一個結構體： 
　　struct S1 
　　{ 
　　char c; 
　　int i; 
　　}; 
　　問sizeof(s1)等於多少聰明的你開始思考了，char占1個字節，int占4個字節，那么加起來就應該是5。是這樣嗎你在你機器上試過了嗎也許你是對的，但很可能你是錯的！VC6中按默認設置得到的結果為8。 
　　Why為什么受傷的總是我 
　　請不要沮喪，我們來好好琢磨一下sizeof的定義——sizeof的結果等於對象或者類型所占的內存字節數，好吧，那就讓我們來看看S1的內存分配情況： 
　　S1 s1 = { 'a', 0xFFFFFFFF }; 
　　定義上面的變量后，加上斷點，運行程序，觀察s1所在的內存，你發現了什么 
　　以我的VC6.0為例，s1的地址為0x0012FF78，其數據內容如下： 
　　0012FF78: 61 CC CC CC FF FF FF FF 
　　發現了什么怎么中間夾雜了3個字節的CC看看MSDN上的說明： 
　　When applied to a structure type or variable, sizeof returns the actual size, which may include padding bytes inserted for alignment. 
　　原來如此，這就是傳說中的字節對齊啊！一個重要的話題出現了。 
　　為什么需要字節對齊計算機組成原理教導我們這樣有助於加快計算機的取數速度，否則就得多花指令周期了。為此，編譯器默認會對結構體進行處理（實際上其它地方的數據變量也是如此），讓寬度為2的基本數據類型（short等）都位於能被2整除的地址上，讓寬度為4的基本數據類型（int等）都位於能被4整除的地址上，以此類推。這樣，兩個數中間就可能需要加入填充字節，所以整個結構體的sizeof值就增長了。 
　　讓我們交換一下S1中char與int的位置： 
　　struct S2 
　　{ 
　　int i; 
　　char c; 
　　}; 
　　看看sizeof(S2)的結果為多少，怎么還是8再看看內存，原來成員c后面仍然有3個填充字節，這又是為什么啊別着急，下面總結規律。 
　　字節對齊的細節和編譯器實現相關，但一般而言，滿足三個准則： 
　　1) 結構體變量的首地址能夠被其最寬基本類型成員的大小所整除； 
　　2) 結構體每個成員相對於結構體首地址的偏移量（offset）都是成員大小的整數倍，如有需要編譯器會在成員之間加上填充字節（internal padding）； 
　　3) 結構體的總大小為結構體最寬基本類型成員大小的整數倍，如有需要編譯器會在最末一個成員之后加上填充字節（trailing padding）。 
　　對於上面的准則，有幾點需要說明： 
　　1) 前面不是說結構體成員的地址是其大小的整數倍，怎么又說到偏移量了呢因為有了第1點存在，所以我們就可以只考慮成員的偏移量，這樣思考起來簡單。想想為什么。 
　　結構體某個成員相對於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，想要獲得S2中c的偏移量，方法為 
　　size_t pos = offsetof(S2, c);// pos等於4 
　　2) 基本類型是指前面提到的像char、short、int、float、double這樣的內置數據類型，這里所說的“數據寬度”就是指其sizeof的大小。由於結構體的成員可以是復合類型，比如另外一個結構體，所以在尋找最寬基本類型成員時，應當包括復合類型成員的子成員，而不是把復合成員看成是一個整體。但在確定復合類型成員的偏移位置時則是將復合類型作為整體看待。 
　　這里敘述起來有點拗口，思考起來也有點撓頭，還是讓我們看看例子吧（具體數值仍以VC6為例，以后不再說明）： 
　　struct S3 
　　{ 
　　char c1; 
　　S1 s; 
　　char c2; 
　　}; 
　　S1的最寬簡單成員的類型為int，S3在考慮最寬簡單類型成員時是將S1“打散”看的，所以S3的最寬簡單類型為int，這樣，通過S3定義的變量，其存儲空間首地址需要被4整除，整個sizeof(S3)的值也應該被4整除。 
　　c1的偏移量為0，s的偏移量呢這時s是一個整體，它作為結構體變量也滿足前面三個准則，所以其大小為8，偏移量為4，c1與s之間便需要3個填充字節，而c2與s之間就不需要了，所以c2的偏移量為12，算上c2的大小為13，13是不能被4整除的，這樣末尾還得補上3個填充字節。最后得到sizeof(S3)的值為16。 
　　通過上面的敘述，我們可以得到一個公式： 
　　結構體的大小等於最后一個成員的偏移量加上其大小再加上末尾的填充字節數目，即： 
　　sizeof( struct ) = offsetof( last item ) + sizeof( last item ) + sizeof( trailing padding )