【C深度剖析】sizeof操作符與數組

sizeof操作符與數組

一、  sizeof是何方神圣

說到sizeof，首先必須知道的一點：sizeof不是函數，sizeof是操作符。sizeof的作用就是，計算一個對象或類型所占的內存字節數。

  1.1 sizeof的語法

        sizeof()：

這也正是為什么sizeof會有那么多人誤解其為函數。括號里面可以是一個數據對象，也可以是一個數據類型。對于有括號的這種語法來說，你大可以不用理會括號里面是一個數據類型還是一個數據對象。

sizeof object:

初次見面，以為是語法錯誤，其實這也是sizeof的一種用法，計算數據對象所占的內存字節數。如果計算的是一個數據類型，那么請用上面的括號形式。如此看來，那么多程序員使用()的語法形式是有道理的，因為放之四海皆準。

1.2 sizeof如何計算大小

如果你學習過JAVA，那么你會發現，JAVA中根本不存在sizeof操作符。難道是因為JAVA不夠完善嗎？其實不然。JAVA之所以沒有sizeof操作符，也正如JAVA設計者所言：JAVA不需要sizeof。JAVA的運行時需要JVM的，不同的操作系統都有對應的JVM，在JVM中保證了所有類型的大小一致，不管你運行在32位還是64位的機器上，數據類型的大小都是已知的，這也正是JAVA可移植性能夠實現的最根本的原因。回到話題來，為什么C/C++需要sizeof？顯然，對于一個合格的C程序員，我們應該知道，我們所寫的程序運行在不同結構的機器上的時候，類型的大小有所區別。當我們需要知道一個類型的大小才能繼續寫程序的時候，我們就需要sizeof。這就是為什么我們需要sizeof。

二、  數組并沒有那么簡單

  數組和指針是C語言中的重頭戲，那么數組是什么數據類型呢？按照其他書籍的介紹，數組是復合類型（與基本數據類型結合構成的類型）。數組是同一類型的數據的集合，在內存中的表現為一串連續的內存，內存的大小為單個數據類型的大小與數據量的乘積。在我個人看來，數組更應該稱為數據結構。數據結構中的順序表，其實現的核心就是數組。由此可見，數組更像是一種C語言預先定義的數據結構。

  2.1 數組的語法

數據類型 數組名[數據個數]

倘若我們在定義的時候就初始化，那么數組中第一個維度的數據大小可以不寫。

 2.2 數組名到底是什么

數組名是一段內存空間的名字，其指向了這段內存空間。我們講到了sizeof，那么sizeof（數組名）計算出來的，理所應當計算的就是數組名指向的這段內存空間的字節數，事實也正是如此。但是，當我們對數組名繼續深究下去，我們就會開始對sizeof（數組名）疑惑了。看下面的例子：

int arr[3] = {0,1,2};
printf(“%p”,arr);

上面的例子，打印的將會是數組首元素的地址。由此我們可以推測：arr是一個指針。我們這么推測是有理由的，因為指針才能存儲一個地址。但是倘若我們想現在下定論，就需要考慮sizeof(arr)。這時候你再來回答，sizeof(arr)的大小是多少。兩種答案：4或者12。答案是4的顯示，我們把arr當做一個指針，指針的內存在所占的字節數為4；12則是把數組名看做一種數據結構，這個數據結構的大小為12字節。正確答案大家知道是12。到這里我們的疑惑就更深了，既然編譯器認為arr不是指針，但是arr在打印地址的時候，又保存了一個地址。這就是我們需要說的：數組名是一個類似于指針的數據結構變量名。在普通情況下，我們可以把數組名當做指針來使用。繼續看下面的一個例子：

int arr[3] = {0,1,2};
int arr2[3] = {3,4,5};
arr= arr2;

上面的代碼我們想完成的事情是將arr2數組賦值給arr數組，但是編譯的時候是錯誤的，因為arr在表現為指針屬性的時候，實際上是一個常量指針。我們不會對一個已經初始化了的變量再次賦值。

 2.3 數組作為函數參數

  當數組作為函數形參的時候，數組名則淪為指針，既然是一個指針，我們就可以對其自增、自減和修改。在函數體內，數組名僅僅作為一個數組的指針。我們知道了他是指針，只要我們搞清楚這個指針實際指向的數據類型，那么對于指針的使用就顯得簡單了。

三、  sizeof與數組

看下面的一段代碼：

int arr[2][2] = {
{0,1},
{2,3}
};
printf(“%d,”,sizeof(arr));
printf(“%d,”,sizeof(arr[0]));
printf(“%d\n”,sizeof(arr[0][0]));

三個printf將會打印什么？答案：16,8,4

 3.1 sizeof(arr)

弄清楚答案的緣由我們先了解一下多維數組。

C/C++中，多維數組實際上是一位數組。多維數組在分配內存的時候，是分配一段完整的連續的內存空間。這么說可能理解不深刻。我們先來了解一下JAVA中的多維數組，就以二維數組來看。JAVA中的二維數組在分配空間的時候，首先會分配一個大小為2的數組，其保存的是2個一維數組的起始地址。這兩個一維數組在內存上并不一定是連續的。再看看C中的數組，就能理解其完整的連續的意思。

正是因為如此，所以sizeof(arr)才會打印16。因為sizeof計算的是數組名對應的內存空間的大小，不管維度大小。

 3.2 sizeof(arr[0])

   接下來我們看一下sizeof(arr[0])。如果外面沒有sizeof操作符，arr[0]在此處如果換成指針來看待，其運算如下：(arr + 0 )，其指向的依然是數組的首行首元素的地址。但是在sizeof操作符下，arr[0]顯然不能夠當做指針來看待，這時應該理解為二維數組的一維數組（邏輯上是如此，實際上多維數組還是一位數組）。arr[0]指向的是第一行的一位數組，我們可以理解為arr[0]就是一個數組名，其內存空間為arr數組的前2個元素對應的內存空間，我們sizeof，得到的結果就應該為8。

 3.2 sizeof(arr[0][0])

最后來看sizeof(arr[0][0])，arr[0][0]表示訪問的是二維數組的首行一維數組的首元素，其變量就是一個int類型，所以結果為4。

由此看來，數組名與sizeof操作符搭配的時候，其表現也并不簡單，其依然還是保留了數組名作為一種數據結構的特性。