關(guān)鍵字：sizeof，字節(jié)對(duì)齊，多繼承，虛擬繼承，成員函數(shù)指針
前向聲明：
sizeof，一個(gè)其貌不揚(yáng)的家伙，引無(wú)數(shù)菜鳥(niǎo)竟折腰，小蝦我當(dāng)初也沒(méi)少犯迷糊，秉著“
辛苦我一個(gè)，幸福千萬(wàn)人”的偉大思想，我決定將其盡可能詳細(xì)的總結(jié)一下。
但當(dāng)我總結(jié)的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)，這個(gè)問(wèn)題既可以簡(jiǎn)單，又可以復(fù)雜，所以本文有的地方并不
適合初學(xué)者，甚至都沒(méi)有必要大作文章。但如果你想“知其然，更知其所以然”的話(huà)，
那么這篇文章對(duì)你或許有所幫助。
菜鳥(niǎo)我對(duì)C++的掌握尚未深入，其中不乏錯(cuò)誤，歡迎各位指正啊
1. 定義：
sizeof是何方神圣sizeof乃C/C++中的一個(gè)操作符（operator）是也，簡(jiǎn)單的說(shuō)其作
用就是返回一個(gè)對(duì)象或者類(lèi)型所占的內(nèi)存字節(jié)數(shù)。
MSDN上的解釋為：
The sizeof keyword gives the amount of storage, in bytes, associated with a
variable or a type (including aggregate types).
This keyword returns a value of type size_t.
其返回值類(lèi)型為size_t，在頭文件stddef.h中定義。這是一個(gè)依賴(lài)于編譯系統(tǒng)的值，一
般定義為
typedef unsigned int size_t;
世上編譯器林林總總，但作為一個(gè)規(guī)范，它們都會(huì)保證char、signed char和unsigned
char的sizeof值為1，畢竟char是我們編程能用的最小數(shù)據(jù)類(lèi)型。
2. 語(yǔ)法：
sizeof有三種語(yǔ)法形式，如下：
1) sizeof( object ); // sizeof( 對(duì)象 );
2) sizeof( type_name ); // sizeof( 類(lèi)型 );
3) sizeof object; // sizeof 對(duì)象;
所以，
int i;
sizeof( i ); // ok
sizeof i; // ok
sizeof( int ); // ok
sizeof int; // error
既然寫(xiě)法3可以用寫(xiě)法1代替，為求形式統(tǒng)一以及減少我們大腦的負(fù)擔(dān)，第3種寫(xiě)法，忘
掉它吧！
實(shí)際上，sizeof計(jì)算對(duì)象的大小也是轉(zhuǎn)換成對(duì)對(duì)象類(lèi)型的計(jì)算，也就是說(shuō)，同種類(lèi)型的
不同對(duì)象其sizeof值都是一致的。這里，對(duì)象可以進(jìn)一步延伸至表達(dá)式，即sizeof可以
對(duì)一個(gè)表達(dá)式求值，編譯器根據(jù)表達(dá)式的最終結(jié)果類(lèi)型來(lái)確定大小，一般不會(huì)對(duì)表達(dá)式
進(jìn)行計(jì)算。如：
sizeof( 2 );// 2的類(lèi)型為int，所以等價(jià)于 sizeof( int );
sizeof( 2 + 3.14 ); // 3.14的類(lèi)型為double，2也會(huì)被提升成double類(lèi)型，所以等價(jià)
于 sizeof( double );
sizeof也可以對(duì)一個(gè)函數(shù)調(diào)用求值，其結(jié)果是函數(shù)返回類(lèi)型的大小，函數(shù)并不會(huì)被調(diào)用
，我們來(lái)看一個(gè)完整的例子：
char foo()
{
printf("foo() has been called.\n");
return 'a';
}
int main()
{
size_t sz = sizeof( foo() ); // foo() 的返回值類(lèi)型為char，所以sz = sizeof(
char )，foo()并不會(huì)被調(diào)用
printf("sizeof( foo() ) = %d\n", sz);
}
C99標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，函數(shù)、不能確定類(lèi)型的表達(dá)式以及位域（bit-field）成員不能被計(jì)算s
izeof值，即下面這些寫(xiě)法都是錯(cuò)誤的：
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. sizeof的常量性
sizeof的計(jì)算發(fā)生在編譯時(shí)刻，所以它可以被當(dāng)作常量表達(dá)式使用，如：
char ary[ sizeof( int ) * 10 ]; // ok
最新的C99標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定sizeof也可以在運(yùn)行時(shí)刻進(jìn)行計(jì)算，如下面的程序在Dev-C++中可以
正確執(zhí)行：
int n;
n = 10; // n動(dòng)態(tài)賦值
char ary[n]; // C99也支持?jǐn)?shù)組的動(dòng)態(tài)定義
printf("%d\n", sizeof(ary)); // ok. 輸出10
但在沒(méi)有完全實(shí)現(xiàn)C99標(biāo)準(zhǔn)的編譯器中就行不通了，上面的代碼在VC6中就通不過(guò)編譯。
所以我們最好還是認(rèn)為sizeof是在編譯期執(zhí)行的，這樣不會(huì)帶來(lái)錯(cuò)誤，讓程序的可移植
性強(qiáng)些。
4. 基本數(shù)據(jù)類(lèi)型的sizeof
這里的基本數(shù)據(jù)類(lèi)型指short、int、long、float、double這樣的簡(jiǎn)單內(nèi)置數(shù)據(jù)類(lèi)型，
由于它們都是和系統(tǒng)相關(guān)的，所以在不同的系統(tǒng)下取值可能不同，這務(wù)必引起我們的注
意，盡量不要在這方面給自己程序的移植造成麻煩。
一般的，在32位編譯環(huán)境中，sizeof(int)的取值為4。
5. 指針變量的sizeof
學(xué)過(guò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的你應(yīng)該知道指針是一個(gè)很重要的概念，它記錄了另一個(gè)對(duì)象的地址。既
然是來(lái)存放地址的，那么它當(dāng)然等于計(jì)算機(jī)內(nèi)部地址總線(xiàn)的寬度。所以在32位計(jì)算機(jī)中
，一個(gè)指針變量的返回值必定是4（注意結(jié)果是以字節(jié)為單位），可以預(yù)計(jì)，在將來(lái)的6
4位系統(tǒng)中指針變量的sizeof結(jié)果為8。
char* pc = "abc";
int* pi;
string* ps;
char** ppc = &pc;
void (*pf)();// 函數(shù)指針
sizeof( pc ); // 結(jié)果為4
sizeof( pi ); // 結(jié)果為4
sizeof( ps ); // 結(jié)果為4
sizeof( ppc ); // 結(jié)果為4
sizeof( pf );// 結(jié)果為4
指針變量的sizeof值與指針?biāo)傅膶?duì)象沒(méi)有任何關(guān)系，正是由于所有的指針變量所占內(nèi)
存大小相等，所以MFC消息處理函數(shù)使用兩個(gè)參數(shù)WPARAM、LPARAM就能傳遞各種復(fù)雜的消
息結(jié)構(gòu)（使用指向結(jié)構(gòu)體的指針）。
6. 數(shù)組的sizeof
數(shù)組的sizeof值等于數(shù)組所占用的內(nèi)存字節(jié)數(shù)，如：
char a1[] = "abc";
int a2[3];
sizeof( a1 ); // 結(jié)果為4，字符 末尾還存在一個(gè)NULL終止符
sizeof( a2 ); // 結(jié)果為3*4=12（依賴(lài)于int）
一些朋友剛開(kāi)始時(shí)把sizeof當(dāng)作了求數(shù)組元素的個(gè)數(shù)，現(xiàn)在，你應(yīng)該知道這是不對(duì)的，
那么應(yīng)該怎么求數(shù)組元素的個(gè)數(shù)呢Easy，通常有下面兩種寫(xiě)法：
int c1 = sizeof( a1 ) / sizeof( char ); // 總長(zhǎng)度/單個(gè)元素的長(zhǎng)度
int c2 = sizeof( a1 ) / sizeof( a1[0] ); // 總長(zhǎng)度/第一個(gè)元素的長(zhǎng)度
寫(xiě)到這里，提一問(wèn)，下面的c3，c4值應(yīng)該是多少呢
void foo3(char a3[3])
{
int c3 = sizeof( a3 ); // c3 ==
}
void foo4(char a4[])
{
int c4 = sizeof( a4 ); // c4 ==
}
也許當(dāng)你試圖回答c4的值時(shí)已經(jīng)意識(shí)到c3答錯(cuò)了，是的，c3!=3。這里函數(shù)參數(shù)a3已不
再是數(shù)組類(lèi)型，而是蛻變成指針，相當(dāng)于char* a3，為什么仔細(xì)想想就不難明白，我
們調(diào)用函數(shù)foo1時(shí)，程序會(huì)在棧上分配一個(gè)大小為3的數(shù)組嗎不會(huì)！數(shù)組是“傳址”的
，調(diào)用者只需將實(shí)參的地址傳遞過(guò)去，所以a3自然為指針類(lèi)型（char*），c3的值也就為
4。
7. 結(jié)構(gòu)體的sizeof
這是初學(xué)者問(wèn)得最多的一個(gè)問(wèn)題，所以這里有必要多費(fèi)點(diǎn)筆墨。讓我們先看一個(gè)結(jié)構(gòu)體
：
struct S1
{
char c;
int i;
};
問(wèn)sizeof(s1)等于多少聰明的你開(kāi)始思考了，char占1個(gè)字節(jié)，int占4個(gè)字節(jié)，那么
加起來(lái)就應(yīng)該是5。是這樣嗎你在你機(jī)器上試過(guò)了嗎也許你是對(duì)的，但很可能你是錯(cuò)
的！VC6中按默認(rèn)設(shè)置得到的結(jié)果為8。
Why為什么受傷的總是我
請(qǐng)不要沮喪，我們來(lái)好好琢磨一下sizeof的定義——sizeof的結(jié)果等于對(duì)象或者類(lèi)型所
占的內(nèi)存字節(jié)數(shù)，好吧，那就讓我們來(lái)看看S1的內(nèi)存分配情況：
S1 s1 = { 'a', 0xFFFFFFFF };
定義上面的變量后，加上斷點(diǎn)，運(yùn)行程序，觀(guān)察s1所在的內(nèi)存，你發(fā)現(xiàn)了什么
以我的VC6.0為例，s1的地址為0x0012FF78，其數(shù)據(jù)內(nèi)容如下：
0012FF78: 61 CC CC CC FF FF FF FF
發(fā)現(xiàn)了什么怎么中間夾雜了3個(gè)字節(jié)的CC看看MSDN上的說(shuō)明：
When applied to a structure type or variable, sizeof returns the actual siz
e, which may include padding bytes inserted for alignment.
原來(lái)如此，這就是傳說(shuō)中的字節(jié)對(duì)齊啊！一個(gè)重要的話(huà)題出現(xiàn)了。
為什么需要字節(jié)對(duì)齊計(jì)算機(jī)組成原理教導(dǎo)我們這樣有助于加快計(jì)算機(jī)的取數(shù)速度，否
則就得多花指令周期了。為此，編譯器默認(rèn)會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)體進(jìn)行處理（實(shí)際上其它地方的數(shù)
據(jù)變量也是如此），讓寬度為2的基本數(shù)據(jù)類(lèi)型（short等）都位于能被2整除的地址上，
讓寬度為4的基本數(shù)據(jù)類(lèi)型（int等）都位于能被4整除的地址上，以此類(lèi)推。這樣，兩個(gè)
數(shù)中間就可能需要加入填充字節(jié)，所以整個(gè)結(jié)構(gòu)體的sizeof值就增長(zhǎng)了。
讓我們交換一下S1中char與int的位置：
struct S2
{
int i;
char c;
};
看看sizeof(S2)的結(jié)果為多少，怎么還是8再看看內(nèi)存，原來(lái)成員c后面仍然有3個(gè)填
充字節(jié)，這又是為什么啊別著急，下面總結(jié)規(guī)律。
字節(jié)對(duì)齊的細(xì)節(jié)和編譯器實(shí)現(xiàn)相關(guān)，但一般而言，滿(mǎn)足三個(gè)準(zhǔn)則：
1) 結(jié)構(gòu)體變量的首地址能夠被其最寬基本類(lèi)型成員的大小所整除；
2) 結(jié)構(gòu)體每個(gè)成員相對(duì)于結(jié)構(gòu)體首地址的偏移量（offset）都是成員大小的整數(shù)倍，
如有需要編譯器會(huì)在成員之間加上填充字節(jié)（internal adding）；
3) 結(jié)構(gòu)體的總大小為結(jié)構(gòu)體最寬基本類(lèi)型成員大小的整數(shù)倍，如有需要編譯器會(huì)在最
末一個(gè)成員之后加上填充字節(jié)（trailing padding）。
對(duì)于上面的準(zhǔn)則，有幾點(diǎn)需要說(shuō)明：
1) 前面不是說(shuō)結(jié)構(gòu)體成員的地址是其大小的整數(shù)倍，怎么又說(shuō)到偏移量了呢因?yàn)橛?br>了第1點(diǎn)存在，所以我們就可以只考慮成員的偏移量，這樣思考起來(lái)簡(jiǎn)單。想想為什么。
結(jié)構(gòu)體某個(gè)成員相對(duì)于結(jié)構(gòu)體首地址的偏移量可以通過(guò)宏offsetof()來(lái)獲得，這個(gè)宏也
在stddef.h中定義，如下：
#define offsetof(s,m) (size_t)&(((s *)0)->m)
例如，想要獲得S2中c的偏移量，方法為
size_t pos = offsetof(S2, c);// pos等于4
2) 基本類(lèi)型是指前面提到的像char、short、int、float、double這樣的內(nèi)置數(shù)據(jù)類(lèi)型
，這里所說(shuō)的“數(shù)據(jù)寬度”就是指其sizeof的大小。由于結(jié)構(gòu)體的成員可以是復(fù)合類(lèi)型
，比如另外一個(gè)結(jié)構(gòu)體，所以在尋找最寬基本類(lèi)型成員時(shí)，應(yīng)當(dāng)包括復(fù)合類(lèi)型成員的子
成員，而不是把復(fù)合成員看成是一個(gè)整體。但在確定復(fù)合類(lèi)型成員的偏移位置時(shí)則是將
復(fù)合類(lèi)型作為整體看待。
這里敘述起來(lái)有點(diǎn)拗口，思考起來(lái)也有點(diǎn)撓頭，還是讓我們看看例子吧（具體數(shù)值仍以
VC6為例，以后不再說(shuō)明）：
struct S3
{
char c1;
S1 s;
char c2
};
S1的最寬簡(jiǎn)單成員的類(lèi)型為int，S3在考慮最寬簡(jiǎn)單類(lèi)型成員時(shí)是將S1“打散”看的，
所以S3的最寬簡(jiǎn)單類(lèi)型為int，這樣，通過(guò)S3定義的變量，其存儲(chǔ)空間首地址需要被4整
除，整個(gè)sizeof(S3)的值也應(yīng)該被4整除。
c1的偏移量為0，s的偏移量呢這時(shí)s是一個(gè)整體，它作為結(jié)構(gòu)體變量也滿(mǎn)足前面三個(gè)
準(zhǔn)則，所以其大小為8，偏移量為4，c1與s之間便需要3個(gè)填充字節(jié)，而c2與s之間就不需
要了，所以c2的偏移量為12，算上c2的大小為13，13是不能被4整除的，這樣末尾還得補(bǔ)
上3個(gè)填充字節(jié)。最后得到sizeof(S3)的值為16。
通過(guò)上面的敘述，我們可以得到一個(gè)公式：
結(jié)構(gòu)體的大小等于最后一個(gè)成員的偏移量加上其大小再加上末尾的填充字節(jié)數(shù)目，即：
sizeof( struct ) = offsetof( last item ) + sizeof( last item ) + sizeof( tr
ailing padding )
到這里，朋友們應(yīng)該對(duì)結(jié)構(gòu)體的sizeof有了一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)，但不要高興得太早，有
一個(gè)影響sizeof的重要參量還未被提及，那便是編譯器的pack指令。它是用來(lái)調(diào)整結(jié)構(gòu)
體對(duì)齊方式的，不同編譯器名稱(chēng)和用法略有不同，VC6中通過(guò)#pragma pack實(shí)現(xiàn)，也可以
直接修改/Zp編譯開(kāi)關(guān)。#pragma pack的基本用法為：#pragma pack( n )，n為字節(jié)對(duì)齊
數(shù)，其取值為1、2、4、8、16，默認(rèn)是8，如果這個(gè)值比結(jié)構(gòu)體成員的sizeof值小，那么
該成員的偏移量應(yīng)該以此值為準(zhǔn)，即是說(shuō)，結(jié)構(gòu)體成員的偏移量應(yīng)該取二者的最小值，
公式如下：
offsetof( item ) = min( n, sizeof( item ) )
再看示例：
#pragma pack(push) // 將當(dāng)前pack設(shè)置壓棧保存
#pragma pack(2)// 必須在結(jié)構(gòu)體定義之前使用
struct S1
{
char c;
int i;
};
struct S3
{
char c1;
S1 s;
char c2
};
#pragma pack(pop) // 恢復(fù)先前的pack設(shè)置
計(jì)算sizeof(S1)時(shí)，min(2, sizeof(i))的值為2，所以i的偏移量為2，加上sizeof(i)
等于6，能夠被2整除，所以整個(gè)S1的大小為6。
同樣，對(duì)于sizeof(S3)，s的偏移量為2，c2的偏移量為8，加上sizeof(c2)等于9，不能
被2整除，添加一個(gè)填充字節(jié)，所以sizeof(S3)等于10。
現(xiàn)在，朋友們可以輕松的出一口氣了，:)
還有一點(diǎn)要注意，“空結(jié)構(gòu)體”（不含數(shù)據(jù)成員）的大小不為0，而是1。試想一個(gè)“不
占空間”的變量如何被取地址、兩個(gè)不同的“空結(jié)構(gòu)體”變量又如何得以區(qū)分呢于是
，“空結(jié)構(gòu)體”變量也得被存儲(chǔ)，這樣編譯器也就只能為其分配一個(gè)字節(jié)的空間用于占
位了。如下：
struct S5 { };
sizeof( S5 ); // 結(jié)果為1
8. 含位域結(jié)構(gòu)體的sizeof
前面已經(jīng)說(shuō)過(guò)，位域成員不能單獨(dú)被取sizeof值，我們這里要討論的是含有位域的結(jié)構(gòu)
體的sizeof，只是考慮到其特殊性而將其專(zhuān)門(mén)列了出來(lái)。
C99規(guī)定int、unsigned int和bool可以作為位域類(lèi)型，但編譯器幾乎都對(duì)此作了擴(kuò)展，
允許其它類(lèi)型類(lèi)型的存在。
使用位域的主要目的是壓縮存儲(chǔ)，其大致規(guī)則為：
1) 如果相鄰位域字段的類(lèi)型相同，且其位寬之和小于類(lèi)型的sizeof大小，則后面的字
段將緊鄰前一個(gè)字段存儲(chǔ)，直到不能容納為止；
2) 如果相鄰位域字段的類(lèi)型相同，但其位寬之和大于類(lèi)型的sizeof大小，則后面的字
段將從新的存儲(chǔ)單元開(kāi)始，其偏移量為其類(lèi)型大小的整數(shù)倍；
3) 如果相鄰的位域字段的類(lèi)型不同，則各編譯器的具體實(shí)現(xiàn)有差異，VC6采取不壓縮方
式，Dev-C++采取壓縮方式；
4) 如果位域字段之間穿插著非位域字段，則不進(jìn)行壓縮；
5) 整個(gè)結(jié)構(gòu)體的總大小為最寬基本類(lèi)型成員大小的整數(shù)倍。
還是讓我們來(lái)看看例子。
示例1：
struct BF1
{
char f1 : 3;
char f2 : 4;
char f3 : 5;
};
其內(nèi)存布局為：
|_f1__|__f2__|_|____f3___|____|
|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|
0 3 7 8 1316
位域類(lèi)型為char，第1個(gè)字節(jié)僅能容納下f1和f2，所以f2被壓縮到第1個(gè)字節(jié)中，而f3只
能從下一個(gè)字節(jié)開(kāi)始。因此sizeof(BF1)的結(jié)果為2。
示例2：
struct BF2
{
char f1 : 3;
short f2 : 4;
char f3 : 5;
};
由于相鄰位域類(lèi)型不同，在VC6中其sizeof為6，在Dev-C++中為2。
示例3：
struct BF3
{
char f1 : 3;
char f2;
char f3 : 5;
};
非位域字段穿插在其中，不會(huì)產(chǎn)生壓縮，在VC6和Dev-C++中得到的大小均為3。
9. 聯(lián)合體的sizeof
結(jié)構(gòu)體在內(nèi)存組織上是順序式的，聯(lián)合體則是重疊式，各成員共享一段內(nèi)存，所以整個(gè)
聯(lián)合體的sizeof也就是每個(gè)成員sizeof的最大值。結(jié)構(gòu)體的成員也可以是復(fù)合類(lèi)型，這
里，復(fù)合類(lèi)型成員是被作為整體考慮的。
所以，下面例子中，U的sizeof值等于sizeof(s)。
union U
{
int i;
char c;
S1 s;
};