【C进阶】拿着"sizeof这些用法和坑"去吹牛吧！

1、聊一聊

    今天分享一首bug技术交流群里小伙伴推荐的歌曲，bug菌听了以后心情久久难以平复，一首非常伤感的歌曲，当然更特别的是其背后的故事。(记得做好心理准备再听！)

    本文跟大家分享的是C语言中sizeof一些需要注意的知识点，一方面可以避免大家再次掉坑，另一方面可以拿去吹吹牛！

2、正确认识sizeof

01
非函数

    首先大家需要明确，sizeof不是一个函数而是一个操作符，一些小伙伴经常口头上挂着"sizeof函数"，这种说法是不正确的。

    应该也好理解，比如sizeof(int),里面并没有传递实参，如果其为函数便不成立，所以sizeof仅仅只是一个操作符，继续实验一下:

参考demo：

 1#include <stdio.h>
 2#include <stdlib.h>
 3
 4/***************************************
 5 * Fuction: sizeof简单测试 
 6 * Author:   (公众号:最后一个bug) 
 7 **************************************/
 8int main(int argc, char *argv[]) {
 9    int a = 5; 
10    printf("sizeof(char)= %d\n",sizeof(char));
11    printf("sizeof(int)= %d\n",sizeof(int));
12    printf("sizeof(float)= %d\n",sizeof(float));
13    printf("sizeof(double)= %d\n",sizeof(double));
14    printf("sizeof(a)= %d\n",sizeof(a));
15    return 0;
16}

汇编与结果：

分析一下：

• 汇编中5个红线标记处对应着C语言中5个sizeof使用点，在最终的汇编代码中并没有看到sizeof的痕迹。

• 同时还可以确认一点的是sizeof在编译阶段就完成了转化，所以经常有小伙伴考虑到sizeof会不会很耗时间等等，从这里看它仅仅只是一个常量，对程序的运行影响与常量是一致的。

02
便于移植

    因为在不同的平台或者是编译器，这些基础的数据类型所占用的内存字节空间不一定是相同的。

    sizeof功能就是计算出数据类型在内存空间所占的字节数，这样就增强了程序的可移植性，特别是当我们进行内存拷贝的时候显得尤为有用。

    比如一个大型结构体数据的内存拷贝，当由于内存数据类型发生变化，或者是数据对齐等等原因导致该结构体所占内存发生变化，如果你采用的memcpy函数指定的大小没有跟随发生改变，则会出现问题，如下面示例:

参考demo：

 1#include <stdio.h>
 2#include <stdlib.h>
 3#include <malloc.h>
 4
 5//采用默认对齐 
 6typedef struct _tag_Test1
 7{
 8    char Val1;
 9    int  Val2;
10    char Val3;  
11}sTest1;
12
13sTest1 stTest1={1,2,3};
14
15//采用一个字节对齐 
16#pragma pack(1)
17typedef struct _tag_Test2
18{
19    char Val1;
20    int  Val2;
21    char Val3;  
22}sTest2;
23
24#pragma pack(0)
25sTest2 stTest2={4,5,6};
26/***************************************
27 * Fuction: sizeof可移植性 
28 * Author:   (公众号:最后一个bug) 
29 **************************************/
30int main(int argc, char *argv[]) {
31
32    sTest1 stTest1_ds;
33    sTest2 stTest2_ds; 
34
35    printf("sizeof(sTest1) = %d\n",sizeof(sTest1));
36    printf("sizeof(sTest2) = %d\n",sizeof(sTest2));
37
38  // memcpy(&stTest1_ds,&stTest1,12);  //12和6硬编程，可移植性不好 
39  // memcpy(&stTest2_ds,&stTest2,6);
40
41    memcpy(&stTest1_ds,&stTest1,sizeof(sTest1));
42    memcpy(&stTest2_ds,&stTest2,sizeof(sTest2));
43
44    printf("%d  %d  %d\n",stTest1_ds.Val1,stTest1_ds.Val2,stTest1_ds.Val3);
45    printf("%d  %d  %d\n",stTest2_ds.Val1,stTest2_ds.Val2,stTest2_ds.Val3);
46
47    return 0;
48}

输出结果：

分析一下：

• 上面bug菌为了解释结构体在不同平台占用空间有所不同，通过设置结构体对齐来进行了模拟(如何设置结构体对其字节个数可要学会！)，使用sizeof明显要比硬编程的移植性更好。

• 结构体对齐不太不理解的可以参考<听说因为代码没"对齐"程序就奔了?(深度剖析)>。

03
无符号类型

    在之前的文中bug菌讲到了strlen返回的是size_t类型，其为无符号类型，参考<【C进阶】一不小心就被"strlen"给坑了!>，那么sizeof编译器会处理成什么类型呢? 不防做个实验：

参考demo：

 1#include <stdio.h>
 2#include <stdlib.h>
 3
 4/***************************************
 5 * Fuction: sizeof类型测试 
 6 * Author:   (公众号:最后一个bug) 
 7 **************************************/
 8int main(int argc, char *argv[]) {
 9
10    int i= -1;
11
12    if(i > sizeof(int))
13    {
14        printf("sizeof 采用无符号类型\n");   
15    }
16    else
17    {
18        printf("sizeof 采用有符号类型\n");   
19    } 
20
21    return 0;
22}

输出结果：

分析一下：

• -1 > 4的结果是C语言进行了自动类型转化，不理解的可参考<【重磅】“整形数”还真没那么简单(C语言版)>；

• sizeof和strlen函数的返回类型一样，都是size_t类型(可能有些平台指定为unsigned int)，而该类型一般定义无符号整形，这样也就会出现如上的实验现象，以后多加小心。其实也很好理解，它们都是计算数据长度的方法也就没有必要使用有符号类型。

• 这里提到strlen与sizeof，也是经常使用过程中容易混淆的，这两者有些相似也有不同，不过大家只要从定义出发就没有问题了，如下Demo:

 1#include <stdio.h>
 2#include <stdlib.h>
 3
 4/***************************************
 5 * Fuction: sizeof与strlen 
 6 * Author:   (公众号:最后一个bug) 
 7 **************************************/
 8int main(int argc, char *argv[]) {
 9
10    char * cbug = "bug"; 
11
12    printf("sizeof(cbug) = %d\n",sizeof(cbug)); // b u g \n 
13
14    printf("strlen(cbug) = %d\n",strlen(cbug)); // b u g 
15
16    return 0;
17}

04
作用单一

    这一点大家可能会疑惑，这里所说的单一不是说功能单一，而是sizeof只在编译阶段检测并计算其后的类型，其他表达式均不处理，见代码见真相 :

参考demo：

 1#include <stdio.h>
 2#include <stdlib.h>
 3
 4/***************************************
 5 * Fuction:  Cal 
 6 * Author:   (公众号:最后一个bug) 
 7 **************************************/
 8int Cal(int *param1,int *param2,int *result)
 9{
10    *result = *param1 + *param2;
11     return 1;
12} 
13
14/***************************************
15 * Fuction: sizeof重点实例 
16 * Author:   (公众号:最后一个bug) 
17 **************************************/
18int main(int argc, char *argv[]) {
19
20    int i = 1; 
21    char j = 1; 
22    int a = 2;
23    int b = 2;
24    int ret = 0;
25
26    printf("sizeof(i++)  = %d\n",sizeof(i++));  
27    printf("sizeof(++i)  = %d\n",sizeof(++i));  
28    printf("sizeof ++i   = %d\n",sizeof ++j);   
29
30    printf("sizeof(Cal)  = %d\n",sizeof(Cal(&a,&b,&ret)));
31    printf("sizeof Cal   = %d\n",sizeof Cal(&a,&b,&ret)); 
32
33    printf("i            = %d\n",i);
34    printf("j            = %d\n",j);    
35    printf("ret          = %d\n",ret);  
36    return 0;
37}

输出结果：

分析一下：

• 通过上面的实验大家可以发现sizeof后的表达式均没有执行，编译器把sizeof修饰部分通过计算其类型占用空间大小直接替换。

• 所以很多小伙伴编码比较随意容易出现这种类型的bug，当然sizeof后面接具体的数据类型一定需要小括号，而是其他非void表达式均可以省略该小括号，上面的实例中为大家展示了。

05
其他

    最后两个小细节:

• 1 ) sizeof(数组名)和sizeof(指针)的差别。前者为总的数组字节个数，而后者仅为平台指针所占字节个数。

• 2 ) sizeof不能用来计算位域大小。其实也很好理解，sizeof仅仅只计算字节个数，位域bit个数编译器不识别。

前提条件

现以上内容暂不考虑C99标准下的sizeof的使用情况。

由于在C99标准下存在不定长数组的使用，从而使得sizeof会在程序运行阶段确定对应的类型字节个数

5、结束语

    本文到这里就结束了，sizeof理解好了其实并不难，就怕你阅读一些反人类的代码，从而造成理解上的困难！当然面试官也可能考你一波！

    好了，这里是公众号:“最后一个bug”，一个为大家打造的技术知识提升基地。

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