sizeof和strlen-白红宇

sizeof和strlen

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发布时间：2019-06-13

本文共 5092 字，大约阅读时间需要 16 分钟。

总结一下这两个的用法，发现还挺多。

重点：

1 sizeof和strlen的区别

2 结构体中数据对齐的法则

　 1) 结构体每个成员相对于结构体首地址的偏移量都是(这个)成员大小的整数倍，如有需要编译器会在成员之间加上填充字节（internal padding）；　2) 结构体的总大小为结构体最宽基本类型成员大小的整数倍，如有需要编译器会在最末一个成员之后加上填充字节（trailing padding）。

3 #pragma pack（n）其取值为1、2、4、8、16，默认是8，如果这个值比结构体成员的sizeof值小，那么该成员的偏移量应该以此值为准，即是说，结构体成员的偏移量应该取二者的最小值，

参考一道题：

struct S2

{

char c;
int i;
};
struct S3
{

char c1;
short ss;
S2 s;
char c2;
};
struct BF2
{

char f1 : 3;
short f2 : 4;
char f3 : 5;
};
cout<<sizeof(S3)<<endl;
cout<<sizeof(short)<<endl;
cout<<sizeof(BF2)<<endl;

输出：

2
6

以下是详解，主要参考百度百科：

1 基本定义

sizeof是C/C++中的一个操作符（operator），简单的说其作用就是返回一个类型所占的内存字节数。

与strlen的区别：

strlen(char*)函数求的是字符串的实际长度，它求得方法是从开始到遇到第一个'\0',如果你只定义没有给它赋初值，这个结果是不定的，它会从aa首地址一直找下去，直到遇到'\0'停止。

　　char aa[10];cout<<strlen(aa)<<endl; //结果是不定的

　　char aa[10]={'\0'}; cout<<strlen(aa)<<endl; //结果为0

　　char aa[10]="jun"; cout<<strlen(aa)<<endl; //结果为3

　　而sizeof()函数返回的是

声明后所占的内存数，不是实际长度。

例如，sizeof( 2 + ); // 3.14的类型为double，2也会被提升成double类型，所以等价于 sizeof( double );

sizeof也可以对一个求值，其结果是函数返回类型的大小，函数并不会被调用，我们来看一个完整的例子：

char foo()

　　{

　　printf("foo() has been called.\n");

　　return 'a';

　　}

　　int main()

　　{

　　size_t sz = sizeof( foo() ); // foo() 的返回值类型为char，所以sz = sizeof(char )，foo()并不会被调用

　　printf("sizeof( foo() ) = %d\n", sz);

　　}

2 C99标准规定，函数、不能确定类型的表达式以及（bit-field）成员不能被计算sizeof值，即下面这些写法都是错误的：

　　sizeof( foo );// error

　　void foo2() { }

　　sizeof( foo2() );// error

　　struct S

　　{

　　unsigned int f1 : 1;

　　unsigned int f2 : 5;

　　unsigned int f3 : 12;

　　};

　　sizeof( S.f1 );// error

3 数组的sizeof

　　数组的sizeof值等于数组所占用的内存字节数，如：

　　char a1[] = "abc";

　　int a2[3];

　　sizeof( a1 ); // 结果为4，

末尾还存在一个NULL终止符

　　sizeof( a2 ); // 结果为3*4=12（依赖于int）

　 void foo3(char a3[3])

　　{

　　int c3 = sizeof( a3 ); // c3 ==

　　}

　　void foo4(char a4[])

　　{

　　int c4 = sizeof( a4 ); // c4 ==

　　}

　　也许当你试图回答c4的值时已经意识到c3答错了，是的，c3!=3。这里函数参数a3已不再是数组类型，而是蜕变成指针，相当于char* a3，为什么仔细想想就不难明白，我们调用函数foo1时，程序会在栈上分配一个大小为3的数组吗不会！数组是“传址”的，调用者只需将

的地址传递过去，所以a3自然为指针类型（char*），c3的值也就为4。

4 结构体的sizeof（主要分析偏移量就行）

　　字节对齐的细节和编译器实现相关，但一般而言，满足三个准则：

　　1) 结构体变量的首地址能够被其最宽基本类型成员的大小所整除；

　　2) 结构体每个成员相对于结构体首地址的（offset）都是(这个)成员大小的整数倍，如有需要编译器会在成员之间加上填充字节（internal padding）；

　　3) 结构体的总大小为结构体最宽

基本类型

成员大小的整数倍，如有需要编译器会在最末一个成员之后加上填充字节（trailing padding）。

2) 基本类型是指前面提到的像char、short、int、float、double这样的内置数据类型，这里所说的“数据宽度”就是指其sizeof的大小。由于结构体的成员可以是复合类型，比如另外一个结构体，所以在寻找最宽基本类型成员时，应当包括复合类型成员的子成员，而不是把复合成员看成是一个整体。但在确定复合类型成员的偏移位置时则是将复合类型作为整体看待。

struct S1

　　{

　　char c;

　　int i;

　　};

struct S3

　　{

　　char c1;

　　S1 s;

　　char c2;

　　};

结构体的大小等于最后一个成员的偏移量加上其大小再加上末尾的填充字节数目，即：

sizeof( struct ) = offsetof( last item ) + sizeof( last item ) + sizeof( trailing padding )

5 #pragma pack(n)

有一个影响sizeof的重要参量还未被提及，那便是编译器的pack指令。它是用来调整结构体对齐方式的，不同编译器名称和用法略有不同，VC6中通过 pack实现，也可以直接修改/Zp编译开关。

#pragma pack的基本用法为：#pragma pack( n )，n为字节对齐数，其取值为1、2、4、8、16，默认是8，如果这个值比结构体成员的sizeof值小，那么

该成员的偏移量应该以此值为准，即是说，结构体成员的偏移量应该取二者的最小值，

　　公式如下：

　　offsetof( item ) = min( n, sizeof( item ) )

　　再看示例：

　　#pragma pack(push) // 将当前pack设置压栈保存

　　#pragma pack(2) // 必须在结构体定义之前使用

　　struct S1

　　{

　　char c;

　　int i;

　　};

　　struct S3

　　{

　　char c1;

　　S1 s;

　　char c2;

　　};

　　#pragma pack(pop) // 恢复先前的pack设置

　　计算sizeof(S1)时，min(2, sizeof(i))的值为2，所以i的偏移量为2，加上sizeof(i)等于6，能够被2整除，所以整个S1的大小为6。

　　同样，对于sizeof(S3)，s的偏移量为2，c2的偏移量为8，加上sizeof(c2)等于9，不能被2整除，添加一个填充字节，所以sizeof(S3)等于10。

　　还有一点要注意，“空结构体”（不含

）的大小不为0，而是1。

　　struct S5 { };

　　sizeof( S5 ); // 结果为1

　6 含位域结构体的sizeof

　　前面已经说过，位域成员不能单独被取sizeof值，我们这里要讨论的是含有位域的结构体的sizeof，只是考虑到其特殊性而将其专门列了出来。

　　C99规定int、unsigned int和bool可以作为位域类型，但编译器几乎都对此作了扩展，允许其它类型类型的存在。使用位域的主要目的是压缩存储，其大致规则为：

　　1) 如果相邻位域字段的类型相同，且其位宽之和小于类型的sizeof大小，则后面的字段将紧邻前一个字段存储，直到不能容纳为止；

　　2) 如果相邻位域字段的类型相同，但其位宽之和大于类型的sizeof大小，则后面的字段将从新的

开始，其偏移量为其类型大小的整数倍；

　　3) 如果相邻的位域字段的类型不同，则各编译器的具体实现有差异，VC6采取不压缩方式，Dev-C++采取压缩方式；

　　4) 如果位域字段之间穿插着非位域字段，则不进行压缩；

　　5) 整个结构体的总大小为最宽基本类型成员大小的整数倍。

　　还是让我们来看看例子。

　　示例1：

　　struct BF1

　　{

　　char f1 : 3;

　　char f2 : 4;

　　char f3 : 5;

　　};

　　其内存布局为：

　　|_f1__|__f2__|_|____f3___|____|

　　|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|

　　0 3 7 8 1316

　　位域类型为char，第1个字节仅能容纳下f1和f2，所以f2被压缩到第1个字节中，而f3只

　　能从下一个字节开始。因此sizeof(BF1)的结果为2。

　　示例2：

　　struct BF2

　　{

　　char f1 : 3;

　　short f2 : 4;

　　char f3 : 5;

　　};

　　由于相邻位域类型不同，在VC6中其sizeof为6，在Dev-C++中为2。

　　示例3：

　　struct BF3

　　{

　　char f1 : 3;

　　char f2;

　　char f3 : 5;

　　};

　　非位域字段穿插在其中，不会产生压缩，在VC6和Dev-C++中得到的大小均为3。

　7 的sizeof

　　结构体在内存组织上是顺序式的，联合体则是重叠式，各成员共享一段内存，所以整个联合体的sizeof也就是每个成员sizeof的最大值。结构体的成员也可以是复合类型，这里，复合类型成员是被作为整体考虑的。

　　所以，下面例子中，U的sizeof值等于sizeof(s)。

　　union U

　　{

　　int i;

　　char c;

　　S1 s;

　　};

union V{struct X{unsigned char s1 : 2;unsigned char s2 : 3;unsigned char s3 : 3;} x;unsigned char c;};void main(){V v;v.c = 100;printf("%d", v.x.s3);}

定义了一个联合，也就是x和c占用同一个空间，这里面x采用了位域表示方法，也就是s1只占2位，s2占3位，s3占3位，总共8位。而这个空间又可以解释为一个字符c，因此对v.c=100来说，下一句是把这个100占用的空间解释成结构x，而100换成二进制后为01100100，从后往前分别截取2，3，3位分别赋给s1，s2，s3.因此s3获得最高的011，也就是3，输出结果就是3

7 结构体嵌套联合体

union u

{

char uc;

int ua[5];

double ud;

};

struct pp

{

char a;

u uu;

int i;