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c++中sizeof运算符是怎么工作的_c++ sizeof操作符原理解析

尼克

尼克

发布时间:2025-10-12 13:04:01

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来源于php中文网

原创

sizeof是编译时运算符,返回类型或变量的字节大小,结果为size_t类型;2. 可用于类型名或表达式,不求值仅依赖类型;3. 编译期计算,指针解引用不引发运行错误;4. 数组名sizeof得总大小,传参后退化为指针;5. 结构体包含填充字节,受对齐影响;6. 不适用于函数类型、不完整类型或位域成员。

c++中sizeof运算符是怎么工作的_c++ sizeof操作符原理解析

sizeof 是 C++ 中的一个编译时运算符,用于获取数据类型或变量在内存中所占的字节数。它的结果是一个无符号整数类型 size_t,定义在 头文件中。理解 sizeof 的工作原理有助于编写更高效、可移植的代码。

sizeof 的基本用法

sizeof 可以作用于类型名或表达式:

  • sizeof(类型):返回该类型的大小(字节)
  • sizeof 变量sizeof(表达式):返回变量或表达式结果类型的大小
示例:
int a;
cout << sizeof(int) << endl;     // 输出 4(通常)
cout << sizeof(a) << endl;       // 输出 4
cout << sizeof(3.14) << endl;    // 输出 8(double 类型)

sizeof 在编译期求值

sizeof 的关键特性是它在编译时计算,而不是运行时。这意味着它不会真正执行表达式,也不会对变量进行求值。

  • 即使表达式包含函数调用或副作用,这些都不会发生
  • 指针解引用也不会导致运行时错误
示例:
int* p = nullptr;
cout << sizeof(*p);  // 合法,输出 int 的大小(如 4)
                     // *p 不会被实际解引用

这是因为 sizeof 只关心表达式的类型,不关心其值。

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数组与指针中的 sizeof 行为差异

这是最容易混淆的地方:

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  • 数组名使用 sizeof,返回整个数组的字节数
  • 指针使用 sizeof,只返回指针本身的大小(如 8 字节,64 位系统)
示例:
void func(int arr[]) {
    cout << sizeof(arr) << endl;  // 输出指针大小(如 8)
}

int main() { int arr[10]; cout << sizeof(arr) << endl; // 输出 40(假设 int 为 4 字节) func(arr); }

在 main 中,arr 是数组类型,sizeof 返回总大小;传入函数后退化为指针,sizeof 只返回指针大小。

结构体和类的 sizeof

对于用户自定义类型,sizeof 返回所有成员的总大小加上填充字节(padding)以满足对齐要求。

  • 编译器为了提高访问效率,会对成员进行内存对齐
  • 结构体大小通常是其最大成员对齐要求的整数倍
示例:
struct S {
    char c;     // 1 字节
    int i;      // 4 字节,但需要对齐到 4 字节边界
};              // 实际大小为 8(1 + 3 填充 + 4)

可以使用 #pragma packalignas 控制对齐方式,影响 sizeof 结果。

sizeof 不能用于某些情况

以下情况使用 sizeof 会出错或受限:

  • 不能用于函数类型(语法错误)
  • 不能用于不完整类型(如未定义的结构体)
  • 不能用于位域成员本身(但可用于整个结构体)
  • C++98 中不能用于类的非静态成员函数或成员变量名(需加对象或作用域

基本上就这些。sizeof 看似简单,但在数组退化、类型推导、结构体对齐等场景下容易出错。掌握其编译期求值和类型依赖的本质,能避免很多陷阱。

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