sizeof求值问题（结构体，数组，联合体，指针，函数）

结构体的sizeof

结构体的sizeof涉及到字节对齐问题。

为什么需要字节对齐？计算机组成原理教导我们这样有助于加快计算机的取数速度，否则就得多花指令周期了。为此，编译器默认会对结构体进行处理（实际上其它地方的数据变量也是如此），让宽度为2的基本数据类型（short等）都位于能被2整除的地址上，让宽度为4的基本数据类型（int等）都位于能被4整除的地址上，依次类推。这样，两个数中间就可能需要加入填充字节，所以整个结构体的sizeof值就增长了。

字节对齐的细节和编译器的实现相关，但一般而言，满足三个准则：

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）结构体的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后加上填充字节（trailing padding）。

注意：空结构体（不含数据成员）的sizeof值为1。试想一个“不占空间“的变量如何被取地址、两个不同的“空结构体”变量又如何得以区分呢，于是，“空结构体”变量也得被存储，这样编译器也就只能为其分配一个字节的空间用于占位了。

例子：

struct S1
{
    char a;
    int b;
};
sizeof(S1); //值为8，字节对齐，在char之后会填充3个字节。

struct S2
{
    int b;
    char a;
};
sizeof(S2); //值为8，字节对齐，在char之后会填充3个字节。

struct S3
{
};
sizeof(S3); //值为1，空结构体也占内存。

联合体的sizeof

结构体在内存组织上市顺序式的，联合体则是重叠式，各成员共享一段内存；所以整个联合体的sizeof也就是每个成员sizeof的最大值。

例子：

union u
{
    int a;
    float b;
    double c;
    char d;
};

sizeof(u); //值为8

数组的sizeof

数组的sizeof值等于数组所占用的内存字节数。

注意：1）当字符数组表示字符串时，其sizeof值将’/0’计算进去。

2）当数组为形参时，其sizeof值相当于指针的sizeof值。

例子1：

char a[10];
char n[] = "abc";

cout<<"char a[10]                 "<<sizeof(a)<<endl;//数组，值为10

cout<<"char n[] = /"abc/"           "<<sizeof(n)<<endl;//字符串数组，将'/0'计算进去，值为4

例子2：

void func(char a[3])
{
    int c = sizeof(a); //c = 4，因为这里a不在是数组类型，而是指针，相当于char *a。
}

void funcN(char b[])
{
    int cN = sizeof(b); //cN = 4，理由同上。
}

指针的sizeof

指针是用来记录另一个对象的地址，所以指针的内存大小当然就等于计算机内部地址总线的宽度。

在32位计算机中，一个指针变量的返回值必定是4。

指针变量的sizeof值与指针所指的对象没有任何关系。

例子：

char *b = "helloworld";
char *c[10];
double *d;
int **e;
void (*pf)();

cout<<"char *b = /"helloworld/"     "<<sizeof(b)<<endl;//指针指向字符串，值为4
cout<<"char *b                    "<<sizeof(*b)<<endl; //指针指向字符，值为1
cout<<"double *d                  "<<sizeof(d)<<endl;//指针，值为4
cout<<"double *d                  "<<sizeof(*d)<<endl;//指针指向浮点数，值为8
cout<<"int **e                  "<<sizeof(e)<<endl;//指针指向指针，值为4
cout<<"char *c[10]                "<<sizeof(c)<<endl;//指针数组，值为40
cout<<"void (*pf)();              "<<sizeof(pf)<<endl;//函数指针，值为4

函数的sizeof

sizeof也可对一个函数调用求值，其结果是函数返回值类型的大小，函数并不会被调用。

对函数求值的形式：sizeof(函数名(实参表))

注意：1）不可以对返回值类型为空的函数求值。

2）不可以对函数名求值。

3）对有参数的函数，在用sizeof时，须写上实参表。

例子：

#include <iostream>
using namespace std;

float FuncP(int a, float b)
{
    return a + b;
}

int FuncNP()
{
    return 3;
}

void Func()
{
}

int main()
{
cout<<sizeof(FuncP(3, 0.4))<<endl; //OK，值为4，sizeof(FuncP(3,0.4))相当于sizeof(float)
cout<<sizeof(FuncNP())<<endl; //OK，值为4，sizeof(FuncNP())相当于sizeof(int)
/*cout<<sizeof(Func())<<endl; //error，sizeof不能对返回值为空类型的函数求值*/
/*cout<<sizeof(FuncNP)<<endl; //error，sizeof不能对函数名求值*/
}
---------------------

pragma pack的使用

这是给编译器用的参数设置，有关结构体字节对齐方式设置， #pragma pack是指定数据在内存中的对齐方式。

#pragma pack (n) 作用：C编译器将按照n个字节对齐。
#pragma pack () 作用：取消自定义字节对齐方式。

#pragma pack (push,1) 作用：是指把原来对齐方式设置压栈，并设新的对齐方式设置为一个字节对齐

#pragma pack(pop) 作用：恢复对齐状态

因此可见，加入push和pop可以使对齐恢复到原来状态，而不是编译器默认，可以说后者更优，但是很多时候两者差别不大

如：

#pragma pack(push) //保存对齐状态

#pragma pack(4)//设定为4字节对齐

相当于 #pragma pack (push,4)

#pragma pack （1）作用：调整结构体的边界对齐，让其以一个字节对齐；<使结构体按1字节方式对齐>

#pragma pack （）

例如：

#pragma pack(1)

struct sample
{
char a;
double b;
};

#pragma pack()

注：若不用#pragma pack(1)和#pragma pack()括起来，则sample按编译器默认方式对齐（成员中size最大的那个）。即按8字节（double）对齐，则sizeof(sample)==16.成员char a占了8个字节（其中7个是空字节）；若用#pragma pack(1)，则sample按1字节方式对齐sizeof(sample)＝＝9.（无空字节），比较节省空间啦，有些场和还可使结构体更易于控制。

应用实例

在网络协议编程中，经常会处理不同协议的数据报文。一种方法是通过指针偏移的方法来得到各种信息，但这样做不仅编程复杂，而且一旦协议有变化，程序修改起来也比较麻烦。在了解了编译器对结构空间的分配原则之后，我们完全可以利用这一特性定义自己的协议结构，通过访问结构的成员来获取各种信息。这样做，不仅简化了编程，而且即使协议发生变化，我们也只需修改协议结构的定义即可，其它程序无需修改，省时省力。下面以TCP协议首部为例，说明如何定义协议结构。其协议结构定义如下：

#pragma pack(1) // 按照1字节方式进行对齐
struct TCPHEADER
{
short SrcPort; // 16位源端口号
short DstPort; // 16位目的端口号
int SerialNo; // 32位序列号
int AckNo; // 32位确认号
unsigned char HaderLen : 4; // 4位首部长度
unsigned char Reserved1 : 4; // 保留6位中的4位
unsigned char Reserved2 : 2; // 保留6位中的2位
unsigned char URG : 1;
unsigned char ACK : 1;
unsigned char PSH : 1;
unsigned char RST : 1;
unsigned char SYN : 1;
unsigned char FIN : 1;
short WindowSize; // 16位窗口大小
short TcpChkSum; // 16位TCP检验和
short UrgentPointer; // 16位紧急指针
};
#pragma pack()