C++ sizeof 运算符

不同的数据在计算机内存中占用的存储空间大小是不一样的。如果我们想要准确知道某个类型、变量或表达式在内存中占用了多少个字节（Byte），就可以使用 sizeof 运算符。

C++ sizeof 基本用法

在 C++ 中，sizeof 是一个关键字，同时也是一个内置运算符。通过它可以直接查询某种类型占多少个字节，或者某个变量占多少个字节。

语法：

sizeof(数据类型)
sizeof(变量或表达式)

说明：

在使用 sizeof 时，小伙伴们需要清楚以下 3 个基本特点：

• sizeof 是运算符，不是函数：虽然 sizeof(...) 带有小括号，看起来像函数调用，但它实际上是内置运算符。查询变量时虽然可以省略括号写成 sizeof age，但为了与 sizeof(int) 保持统一，平时建议都加上小括号写成 sizeof(age)。
• 返回值的单位是字节（Byte）：sizeof 返回的结果单位是字节，而不是二进制位（bit）。在计算机中，1 个字节包含 8 个二进制位。比如 sizeof(int) 返回 4，就表示占用 4 个字节，合 32 个二进制位。
• 返回值的类型是 std::size_t：sizeof 计算出的结果本身也有类型，叫做 std::size_t。这是 C++ 标准库专门用来表示内存大小、元素个数等非负整数的无符号整型。

在目前主流的 64 位系统中，常见基础数据类型占用的字节数如下表所示。

示例 1：查询类型与变量的字节数

#include <iostream>

int main() {
    char grade = 'A';
    bool passed = true;
    int age = 20;
    double height = 1.75;

    std::cout << sizeof(char) << ' ' << sizeof(grade) << '\n';
    std::cout << sizeof(bool) << ' ' << sizeof(passed) << '\n';
    std::cout << sizeof(int) << ' ' << sizeof(age) << '\n';
    std::cout << sizeof(double) << ' ' << sizeof(height) << '\n';
    return 0;
}

运行结果如下。

1 1
1 1
4 4
8 8

分析：

从运行结果可以看出，在当前环境中，char 和 bool 各占 1 个字节，int 占 4 个字节，double 占 8 个字节。同时，直接查询类型名 sizeof(int) 与查询该类型的变量 sizeof(age)，得到的字节数是完全一样的。

使用 sizeof 的注意事项

在日常使用 sizeof 运算符时，有 3 个重要规律需要大家搞清楚，下面我们结合具体示例逐一来看。

1. 变量大小由类型决定

对于基础类型的变量来说，它在内存中占多少个字节，从定义数据类型那一刻起就已经定下来了，跟变量里面当前装的数字是 1 还是 1000000 没有任何关系。

这就像在超市寄存柜租了一个标准尺寸的储物格：不管你在格子里只放了一把钥匙，还是塞满了一整个书包，这个储物格本身占据的空间大小都是固定不变的，如下图所示。

示例 2：存入不同大小的数值

#include <iostream>

int main() {
    int small = 1;
    int large = 1000000;

    std::cout << sizeof(small) << '\n';
    std::cout << sizeof(large) << '\n';
    return 0;
}

运行结果如下。

4
4

分析：

small 保存的是 1，large 保存的是 1000000。虽然两个数值相差一百万倍，但由于它们都是 int 类型，在内存中都固定占用 4 个字节。

同样地，直接查询整数字面量 sizeof(1) 和 sizeof(1000000) 都是按默认的 int 类型计算，结果都是 4。而 sizeof(1.0) 因为小数字面量默认是 double 类型，所以结果是 8。

2. 查询表达式的结果大小

既然 sizeof 只看数据的类型，我们还可以把一条算术表达式放进 sizeof(...) 的括号里，用来验证表达式经过隐式类型转换之后变成了什么类型。

示例 3：查询表达式的结果大小

#include <iostream>

int main() {
    short a = 10;
    int b = 20;
    double c = 1.5;

    std::cout << sizeof(a) << '\n';
    std::cout << sizeof(a + b) << '\n';
    std::cout << sizeof(b + c) << '\n';
    return 0;
}

运行结果如下。

2
4
8

分析：

在这个例子中，变量 a 本身是 short 短整型，单独占 2 个字节。当 a 与 int 类型的 b 相加时，a 会先自动提升为 int 类型，相加的结果也是 int 类型，因此 sizeof(a + b) 返回 4。

而在第三行中，当 int 类型的 b 与 double 类型的 c 相加时，b 会先自动转换为 double 类型，相加的结果也是 double 类型，因此 sizeof(b + c) 返回 8。

3. 括号内的运算不会执行

这是 sizeof 非常特殊的一个性质：sizeof 是在程序编译阶段，直接根据括号内表达式的 “结果类型” 推算字节数的，不会在程序运行时真正去执行括号里的计算。

也就是说，如果在 sizeof(...) 的括号里写了自增（++）、自减（--）或者赋值操作，这些修改操作都不会生效。下面我们来看一个例子。

示例 4：括号内的自增不会执行

#include <iostream>

int main() {
    int num = 10;
    std::cout << sizeof(++num) << '\n';
    std::cout << num << '\n';
    return 0;
}

运行结果如下。

4
10

分析：

sizeof(++num) 输出了字节数 4，为什么下一行打印出的 num 依然是 10，没有变成 11 呢？

原因就在于编译器看到 ++num 时，只推算出它的结果类型是 int（占 4 个字节），在编译阶段就直接把 sizeof(++num) 替换成了数字 4，里面的 ++num 在程序运行时根本没有执行。因此小伙伴们平时写代码时要注意，千万不要把自增、自减或赋值操作写进 sizeof(...) 的括号里。