C++中sizeof操作符与strlen函数

• sizeof操作符：

sizeof是一个操作符，返回一条表达式或一个类型名字所占的字节数。返回值一个常量表达式，类型为size_t。

size_t sizeof(type)

size_t sizeof expr

在sizeof的运算对象中解引用一个无效指针仍然是一种安全的行为，因为指针实际上并没有被真正使用，sizeof并不需要真的解引用指针也能知道它所指对象的类型。

sizeof对C++的所有内置类型求其所占空间的大小：

环境：win7 64-bits, Code::Blocks 16.01, GUN GCC Compiler with C++11 ISO Standard

Type	Number of bytes
bool	1
char	1
wchar_t	2
char16_t	2
char32_t	4
short	2
int	4
long	4
long long	8
float	4
double	8
long double	12
std::string	4

1. sizeof对数组

传入数组头指针，返回每个元素所占的字节数乘以数组的长度。

2. sizeof对C风格字符串

传入头指针，返回的是字符串长度加上末尾结束符’’的总长度。

C风格字符串有两种，一种是指针形式：const char* s = “hello”; 将s传入给sizeof，会认为s为一个指针，返回的是指针所占的字节数。

另一种是数组形式：const char c_str[] = “hello”; 将头指针c_str传给sizeof，是按数组形式的计算所占字节数，返回的是字符串长度加上末尾结束符的总长度。

3. sizeof对指针

传入任意类型的指针，返回值由计算机内存地址总线的宽度决定，32-bits的操作系统返回4，64-bits的操作系统返回8。

4. sizeof对结构体（类）

空的结构体（没有任何成员），返回1，表示仅含占位符；当要构造一个结构体（类）对象时，首先找出所占字节数最长的数据成员，比如是设为x，然后根据所有成员的所占字节数的总和来计算，所申请的字节数最少n个x就能保存完所有数据，则实际对象所占内存字节数为n*x；并且数据成员储存的顺序是根据在结构体内声明的顺序来储存的；对于含有虚函数的结构体（类），其额外包括一个成员——指向虚函数表的虚表指针，在32位的机器上，占4个字节，在64位的机器上，占8个字节，同时也会根据其它数据成员补齐。另外，不考虑函数成员所占的内存，函数成员会储存在代码区，而不是栈区，所以不考虑。

#include <iostream>

using std::cout;
using std::cin;
using std::endl;

struct A
{
    int a1;
    short a2;
    char a3;
};

struct B
{
    char b1;
    int b2;
    int b3;
    double b4;
};

struct C
{
    char c1;
    virtual void fun() {}
};

int main()
{
    A a;
    cout << sizeof(a) << endl; //输出8
                               //最长int为4，2*4 >= 4 + 2 + 1
                               //前4个字节储存a1，紧跟着2个字节储存a2，再紧跟着1个字节储存a3
                               //后面还有1个字节为空，什么也不储存 
    cout << &a.a1 << " " << &a.a2 << " " << &a.a3 << endl;
    B b;
    cout << sizeof(b) << endl; //输出24 
    C c;
    cout << sizeof(c) << endl; //输出8 
    
    return 0;
}

5. sizeof对联合体（union）

union在内存中储存是层叠式的，各成员共享一段内存，因此返回的是所占字节数最长的成员的字节数。例如最长的成员为double，其它无论还有多少个成员且任意小于double的类型，返回的值均为8。

6. sizeof对函数

sizeof对函数操作实际上是求其返回值类型所占的字节数。求值时必须完整地写出函数调用的形式，但并不实际调用函数。

示例程序：

//测试C++中的sizeof() 
#include <iostream>

using std::cout;
using std::cin;
using std::endl;

size_t getPtrSize(char* cptr)
{
    return sizeof(cptr);
}

struct NoMember
{
    
};
struct S_int_char
{
    char c;
    int i;
};
struct S_int_short
{
    short s; //sizeof(short) == 2
    int i;
};
struct S_int_func
{
    int i;
    double ret_i() //不考虑 
    {
        return i;
    }
};
struct S_ONLY_func
{
    double func() 
    {
        return 0;
    }
};

//联合体 
union my_u  
{  
    int a;  
    float b;  
    double c;  
    char d;  
};  

//函数
short func_short()
{
    return 0;
} 
float func_float(int a, int b)
{
    return 1.1;
}

int main()
{
    //C风格字符串的测试 
    char c_str[] = "Hello!";
    cout << sizeof(char) << " " << sizeof(c_str) <<  " " << getPtrSize(c_str) << endl;
    
    //数组测试
    double d_arr[20];
    cout << sizeof(d_arr) << endl; //返回值为80，4*10 == 80 
    
    //指针的测试
    char* p;
    cout << sizeof(p) << endl; //返回值是4，由计算机内存地址总线的宽度决定
                               //与所指对象无关 
    
    //结构体的sizeof测试 
    NoMember nm;
    cout << sizeof(nm) << endl;
    S_int_char sic;
    cout << sizeof(sic) << endl; //int是4，char是1，
                                 //为了c与i的空间对齐，对c往后相邻的3个内存加入填充字节
                                 //是空间对齐，则总的空间为i的4加上c的4，得到8
    S_int_short sis;
    cout << sizeof(sis) << endl; //同样需要内存对齐，返回的也是8 
    S_int_func sif;
    cout << sizeof(sif) << endl; //返回值为4，不考虑成员函数所占的空间 
    S_ONLY_func sof;
    cout << sizeof(sof) << endl; //返回值为1，不考虑成员函数所占的空间 
    
    //联合体的测试
    my_u u;
    cout << sizeof(u) << endl; //返回值为最大的成员所占空间长度，最大为double，返回8 
    
    //函数的测试
    cout << sizeof(func_short()) << endl;
    cout << sizeof(func_float(1, 2)) << endl;
    
    return 0;
}

• strlen函数：

strlen函数定义在头文件cstring.h中，用于计算字符串的长度，但空字符’’不计算在内。参数为C风格字符串的头指针，返回值是字符串的长度，空字符不计算在内。计算原理是顺着头指针向后找，直到遇到空字符才停下来。注意，如果字符数组没有以空字符结尾，调用strlen()函数可能产生重大错误，因为会不断向前找直到遇到空字符。例如：

char ca[] = {‘a’, ‘b’, ‘c’}; //不以空字符结束
cout << strlen(ca) << endl; //严重错误

示例程序：

#include <iostream>
#include <cstring>
int main()
{
    //腾讯实习软开 2016-04-03
    const char* s = "hello tencent.";
    const char c_str[] = "hello tencent.";
    cout << sizeof(s) << " " << strlen(s) << " " << sizeof(c_str) << endl; 
    return 0;
}

测试输出：