sizeof与对象内存布局

 
一 内置类型的size
内置类型，直接上代码，帮助大家加深记忆：
  1: void TestBasicSizeOf()
  2: {
  3:    cout << __FUNCTION__ << endl;
  4:    cout << " sizeof(char)= " << sizeof ( char ) << endl;
  5:    cout << " sizeof(int)= " << sizeof ( int ) << endl;
  6:    cout << " sizeof(float)= " << sizeof ( float ) << endl;
  7:    cout << " sizeof(double)= " << sizeof ( double ) << endl;
  8:    cout << " sizeof('$')=" << sizeof ( '$' ) << endl;
  9:    cout << " sizeof(1)= " << sizeof ( 1 ) << endl;
 10:    cout << " sizeof(1.5f)= " << sizeof ( 1.5f ) << endl;
 11:    cout << " sizeof(1.5)= " << sizeof ( 1.5 ) << endl;
 12:    cout << " sizeof(Good!)= " << sizeof ( "Good!" ) << endl ;
 13:    char str[] = "CharArray!";
 14:    int a[10];
 15:    double xy[10];
 16:    cout << " char str[] = \"CharArray!\"," << " sizeof(str)= " << sizeof (str) << endl;
 17:    cout << " int a[10]," << " sizeof(a)= " << sizeof (a) << endl;
 18:    cout << " double xy[10]," << " sizeof(xy)= " <<   sizeof (xy) << endl;
 19:    cout << " sizeof(void*)= " << sizeof(void*) << endl;
 20: }
 21: 

运行结果如下：

二 struct/class的大小

在C++中我们知道struct和class的唯一区别就是默认的访问级别不同，struct默认为public，而class的默认为private。所以考虑对象的大小，我们均以struct为例。对于struct的大小对于初学者来说还确实是个难回答的问题，我们就通过下面的一个struct定义加逐步的变化来引出相关的知识。

代码如下：

Code

struct st1

{

short number;

float math_grade;

float Chinese_grade;

float sum_grade;

char level;

}; //20

struct st2

{

char level;

short number;

float math_grade;

float Chinese_grade;

float sum_grade;

};//16

#pragma pack(1)

struct st3

{

char level;

short number;

float math_grade;

float Chinese_grade;

float sum_grade;

}; //15

#pragma pack()

void TestStructSizeOf()

{

cout << __FUNCTION__ << endl;

？？什么意思啊

cout << " sizeof(st1)= " << sizeof (st1) << endl;

cout << " offsetof(st1,number) " << offsetof(st1,number) << endl;

offsetof是什么？

cout << " offsetof(st1,math_grade) " << offsetof(st1,math_grade) << endl;

cout << " offsetof(st1,Chinese_grade) " << offsetof(st1,Chinese_grade) << endl;

cout << " offsetof(st1,sum_grade) " << offsetof(st1,sum_grade) << endl;

cout << " offsetof(st1,level) " << offsetof(st1,level) << endl;

cout << " sizeof(st2)= " << sizeof (st2) << endl;

cout << " offsetof(st2,level) " << offsetof(st2,level) << endl;

cout << " offsetof(st2,number) " << offsetof(st2,number) << endl;

cout << " offsetof(st2,math_grade) " << offsetof(st2,math_grade) << endl;

cout << " offsetof(st2,Chinese_grade) " << offsetof(st2,Chinese_grade) << endl;

cout << " offsetof(st2,sum_grade) " << offsetof(st2,sum_grade) << endl;

cout << " sizeof(st3)= " << sizeof (st3) << endl;

cout << " offsetof(st3,level) " << offsetof(st3,level) << endl;

cout << " offsetof(st3,number) " << offsetof(st3,number) << endl;

cout << " offsetof(st3,math_grade) " << offsetof(st3,math_grade) << endl;

cout << " offsetof(st3,Chinese_grade) " << offsetof(st3,Chinese_grade) << endl;

cout << " offsetof(st3,sum_grade) " << offsetof(st3,sum_grade) << endl;

}

运行结果如下;

基于上面的对struct的测试，我们是不是有些惊呆哦，对于C++的初学者更是情不自禁的说：“我靠！原来顺序不同所占空间都不同啊，还有那个pack是啥东东啊？”，其实这里蕴含了一个内存对齐的问题，在计算机的底层进行内存的读写的时候，如果内存对齐的话可以提高读写效率，下面是VC的默认规则：

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偏移量（offset）都是成员大小的整数倍， 如有需要编译器会在成员之间加上填充字节（internal adding）；

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）。

当然VC提供了工程选项/Zp[1|2|4|8|16]可以修改对齐方式，当然我们也可以在代码中对部分类型实行特殊的内存对齐方式，修改方式为#pragma pack( n )，n为字节对齐

数，其取值为1、2、4、8、16，默认是8，取消修改用#pragma pack(),如果结构体某成员的sizeof大于你设置的，则按你的设置来对齐。

三 struct的嵌套

1）实例：

Code

struct A

{

int i;

char c;

double d;

short s;

}; // 24

struct B

{

char cc;

A a;

int ii;

}; // 40

布局：（使用VS的未发布的编译选项/d1 reportAllClassLayout 或 /d1 reportSingleClassLayout）

2）实例：

Code

#pragma pack(4)

struct A2

{

int i;

char c;

double d;

short s;

}; // 20

#pragma pack()

struct B2

{

char cc;

A2 a;

int ii;

}; // 28

布局：（使用VS的未发布的编译选项/d1 reportAllClassLayout 或 /d1 reportSingleClassLayout）

总结：

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。

四 空struct/class和const，static成员

实例：

Code

struct empty{}; // 1

struct constAndStatic

{

const int i;

static char c;

const double d;

static void TestStatic(){}

void TestNoStatic(){}

}; // 16

布局：（使用VS的未发布的编译选项/d1 reportAllClassLayout 或 /d1 reportSingleClassLayout）

上面的实例中empty的大小为1，而constAndStatic的大小为16。

总结：

因为static成员和函数其实是类层次的，不在对象中分配空间，而成员函数其实是被编译为全局函数了，所以也不在对象中。

五本节完，下次探讨虚函数对内存布局的影响！

感谢，Thanks！

作者：iTech

出处：http://itech.cnblogs.com/

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