sizeof与strlen()、递归优化题解

sizeof

sizeof是C/C++中的一个操作符（operator），确切的说是一个编译时运算符，参数可以是数组、指针、类型、对象、函数等。用于统计类型或者变量所占的内存字节数。由于在编译时计算，因此sizeof不能用来返回动态分配的内存空间的大小。

strlen()

是C标准库中的字符串函数，要在运行时才能计算。参数必须是字符型指针（char*）, 且必须是以'\0'结尾的。它的功能是：返回字符串的长度。该字符串可能是自己定义的，也可能是内存中随机的，该函数实际完成的功能是从代表该字符串的第一个地址开始遍历，直到遇到结束符'\0'。返回的长度大小不包括'\0'。

实例

1、char *str = "hello";

strlen(str); //它的值是5，因为hello这个字符串有5个字符

sizeof(str); //它的值是4，因为char *是一个指针类型，它占4个字节。

sizeof("hello"); //它的值是5，是因为hello有5个字符，每一个字符占1个字节。

2、int a[2] = {0};

sizeof(a); //它的值是8，因为a中有2个int型变量，每个int型占4个字节，所以8字节
strlen(a) //a相当于一个指针，但是strlen只能接受char*类型，所以编译时出错

3、char arr[10] = "Hello";

 int len_one = strlen(arr);
 int len_two = sizeof(arr); 
 cout << len_one << " and " << len_two << endl; 
 输出结果为：5 and 10
strlen只关心存储的数据内容，不关心空间的大小和类型。    

sizeof返回定义arr数组时，编译器为其分配的数组空间大小，不关心里面存了多少数据（10x1）。    

4、char * parr = new char[10];

    int len_one = strlen(parr);

     int len_two = sizeof(parr);

    int len_three = sizeof(*parr);
cout << len_one << " and " << len_two << " and " << len_three << endl;
输出结果：3 and 4 and 1
第一个输出结果3实际上每次运行可能不一样，这取决于parr里面存了什么（从parr[0]开始直到遇到第一个'\0'结束）；

第二个结果实际上本意是想计算parr所指向的动态内存空间的大小，但是事与愿违，sizeof认为parr是个字符指针，因此返回的是该指针所占的空间（指针的存储用的是长整型，所以为4）

第三个结果，由于*parr所代表的是parr所指的地址空间存放的字符，所以长度为1。

面试题：定义一个空的数据类型，里面没有任何成员变量和成员函数，对该类型求sizeof，得到的结果是多少？

答案：是1，为什么不是0？空类型的实例中不包含任何信息，本来求sizeof应该是0，但是当我们声明该类型的实例时，它必须在内存中占有一定的空间，否则无法使用这些实例（也就不能求sizeof了），至于占用多少内存，由编译器决定，Visual Studio中每个空类型的实例占用1字节的空间。

扩展1：如果在该类型中添加一个构造函数和析构函数，再求sizeof，得到的结果是多少？

答案：还是1。调用构造函数和析构函数只需要知道函数的地址即可，而这些地址只与类型相关，而与类型的实例无关，编译器也不会因为这两个函数而在实例内添加任何额外的信息。

注：不管添加的是构造函数还是析构函数还是其它任何类型的函数，都是这个结果。

扩展2：那如果把析构函数标记为虚函数呢？

答案：C++的编译器一旦发现一个类型中有虚函数，就会为该类型生成虚函数表，并在该类型的每一个实例中添加一个指向虚函数表的指针，在32位机器上，一个指针占4字节空间，因此求sizeof得到4；如果是64位则为8。

测试用例：

#include <stdio.h>
struct nullType { };
struct type1
{
       type1() {}
       ~type1() {}
       int print() { printf("Alexia"); return 0; }
};

struct type2
{
       type2() {}
       virtual ~type2() {}
};

int main()
{
       printf("sizeof(nullType) = %d\n", sizeof(nullType));
       printf("sizeof(type1) = %d\n", sizeof(type1));
       printf("sizeof(type2) = %d\n", sizeof(type2));
       return 0;
}

代码的优化，给出下一段代码，请做出最好的优化

int f(int n) {
    if(n<=4)
        return n*n;
    else {
        return f(n-4)*f(n-1) -f(n-2)*f(n-2);
    }
}

解答

无非是将递归转化为循环，防止重复计算中间值，跟斐波那契数列f(n)=f(n-1)+f(n-2)一样，解决方式也一样，就是利用几个临时变量保存中间值，然后每次循环都更新临时变量即可。过程没啥好说的，直接给出代码即可。

int f2(int n) {
    int first = 1;
    int second = 4;
    int third = 9;
    int fourth = 16;
    if(n<=4)
        return n*n;
    for(int i = 5; i <= n; ++i) {
        int tmp = fourth * first - third * third;
        first = second;
        second = third;
        third = fourth;
        fourth = tmp;
    }
    return fourth;
}