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  • C语言数据类型大小分析(基于VC2005编译器)

    总结了一些数据类型的size,虽然ANSI C并没有规定基本数据类型的大小,但某一种平台上某种基本数据类型的大小一般还是固定的:

        数据类型: char   short       int      long      float   double    (long double)

       gcc3.2.2:   1          2          4        4         4          8               12

       Visual C++: 1        2          4        4         4          8                 8

    (在谭浩强的《C程序设计》中提到,int类型占2个字节,里面用到的环境是TC,估计以后不会有人用那么低级的开发环境了吧)

        对于数组的大小也比较简单,定义数组int a[10]后,sizeof(a)为所有数组元素大小之和,所以在Visual C++下其值为40,但是有一种特殊情况:

           void function (int array[10])     {         printf("%d\n",sizeof(array));     }

           int main(int argc , char *argv[])

            {     

                 int array[10];

                 function(array);

                 return 1;

            }

        这里的输出结果是4,因为C语言在数组作为参数的时候传递的只是地址,也就是在function这个函数用到的array只不过是个指针变量,其结果返回是4,因为:在Win32平台上地址为32位即指针变量的大小为4字节。顺便提一下关于main中那两个形式参数的意义,假定此main函数编译后为Test.exe的入口。如果在命令行模式(Windows下为cmd,Linux下的shell)运行时,如果你输入 Test 字符串1 字符串2,那么系统在调用此main函数时就会把3传给argc(调用此程序的参数个数输入了3个,程序名也算作一个参数),把 “Test”“ 字符串1”“字符串2”存入字符指针数组argv中,在main函数中就可以使用这些传入的参数了,这样的例子有很多,比如在命令行下运行copy命令时就会输入 copy sourcefile destinationdirectory。

        共用体变量的所占字节数为最大数据类型成员的大小,例如 union Union { int i,char ch}; Union test; 则test 的大小为4(int类型的大小)。

        枚举类型变量大小为4字节,本人猜测:编译器为了较好的处理字节对齐问题,将枚举类型变量的大小处理为4,不过至今还没有看到过相关的解释。  

    结构体类型变量的大小问题是一些公司招聘的时候很受青睐的题目。在谭的书中没有涉及到这个问题,严格的说这是个跟编译器字节对齐关系挺大的问题,网上可以搜到很多类似问题的讨论。为了使CPU对变量的进行快速高效的访问,变量的起始地址应该满足某些特性,即所谓的对齐。关于字节对齐有两个重要的宏,#pragma pack (n)#pragma pack 第一个宏是强制编译器一般以n的倍数进行地址对齐(还有特殊情况以小于n的字节数进行对齐),第二个宏结束前面设置的对齐方式,恢复到编译器默认的对齐方式。试验证明在VC2005中这两个宏已经不起作用了。在Visual C++下默认的字节对齐数为8

    VC2005的环境,实验证实了编译器无视#pragma pack(经过试验验证)

    结构体中的变量item在结构体中相对于首地址的偏移量应该是 X 的倍数,X 由如下式子确定:X=min(8,sizeof(item)),item为每一个元素。注意最后需要保留最大的那个X,作为末尾填充。因为整个结构的大小一定是最大的那个X的整数倍。

    比如,

    1.  struct Test { char c1; char c2; int i}大小为8,结构如下(0是系统填充)1 1 0 0 1 1 1 1.前两个1分别是c1c2的两个BYTE,41i4BYTE.

    2.  struct {char c1; double d;}大小为16。结果如下,

    1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1.第一个1代表c1的一个byte,后面的1d的存储。

    3.  struct {char c1; double d; char c2;};大小为24.这里最大的X8,所以最后要填充字节以达到8的整数倍。其结构如下

    1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0

    4.      struct ABC  {int a;int b;double c;char d;};  

    struct  Test  {char c; ABC a;char e;};

    由之前的例子可以轻易得出,ABC的大小为24。然后在结构Test中,ABC为整体,那么对于整个结构,最大的X8,所以Test大小为40Test.c占用1个字节,但由于ABC这一项得出的X8,即Test.a得从位置8开始填充,所以对于Test.c7个字节;Test.a本身占用24个字节;最后的Test.e占用1个字节——此时它占用第33个字节——但是为了补足X的整数倍(这个例子中X8),故得出40个字节


    5.  空结构大小为1

    VC6.0的编译环境下的结论(由于没有环境,这里的结论有待验证)

        结构体中的变量item在结构体中相对于首地址的偏移量应该是 X 的倍数,X 由如下式子确定:X=min(n,sizeof(item))举个例子(n8,相当于默认设置):struct Test { char c1; char c2; int i}; 如果定义了变量Test t ,那么在存储 t i X 就应该是min(8sizeofint))即为4的倍数,即 i 相对于结构体首地址的偏移量必须是4的倍数,所以 t 的大小就应该为8字节(在c1c2后填充了两个字节以满足前述条件)。对于struct { char c1; char c2}不会出现填充的的情况,每个成员相对首地址的偏移量也满足是X的倍数(此时X1),其大小为2字节。      

        而对于结构struct {char c1; double d;},默认情况下这种结构体变量占用16字节(在c1后填充了7个字节以满足字节对齐)。如果强制编译器以4字节对齐,即在声明这种结构的变量前面有#pragma pack (4),此时X4,则此种类型结构体变量占用的内存为12字节。

        再看 struct {char c1; double d; char c2;}; 在默认字节对齐的方式下,输出其大小为24,呵呵,这是因为编译器还有一条规定:结构体变量的大小必须要为X(同上定义)的倍数,如果不满足,就会在最后一个成员后填充最少字节数以满足此条件。 如果定义此结构体前有#pragma pack(4),则输出大小为16

        还有一种特殊情况,就是空结构体。在Visual C++下其大小为1,即struct{}类型的变量在VC下输出其大小是1,解释就是VC为每个结构体变量分配一个字节的内存,以使该变量有个地址;而在gcc下输出其大小为0,我的理解是既然此结构体一个成员都没有,程序中就不会访问它,因此也不必分配内存,如果编译器碰到有访问此结构体成员的情况就会报错。

        最后一种情况,结构体成员中有结构体成员的情况,如 struct test1 { char c1; int i ; char c2 ;};        struct test2 { int i; struct test1 t1; char c2; };此时考虑在确定上述的X时会把t1拆散成基本数据类型来处理,而考虑test2结构大小时又会把t1作为一个整体来对待,但此时所谓的整体是把test1中确定的那个最大的X拿出来来确定test2X。故默认情况下,结构test2类型变量的大小为:20(test1中最大的X被确定为4test2中也为4t112个字节,在c2后又填充了3字节,总共20字节)。举个例子:

        struct test1 {char c1;        double d;           char c2;};

        struct test2 { int i;      struct test1 t1;         char c2;};

        默认情况下,结构体test2的大小为40(最大的X被确定为8),强制4字节对齐时大小为24。其实这可以理解为编译器的另一条规则:结构体的首地址必须为其最大的那个X的整数倍。

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