C++之《剑指offer》学习记录（2）：sizeof

笔者最近在找工作时，无意间读到了一本名为《剑指offer》的书，粗略翻阅了一下，感觉这将会是一本能让我不再苦恼于笔试和面试“手搓代码”的书。故笔者写下该系列博客记录自己的学习历程，希望能和这本书的读者朋友们一起交流学习心得。
介绍：《剑指Offer：名企面试官精讲典型编程题（第2版）》剖析了80个典型的编程面试题，系统整理基础知识、代码质量、解题思路、优化效率和综合能力这5个面试要点。
编程题链接：牛客网在线编程_算法面试_面试必刷TOP101 (nowcoder.com)
本博客关键词：sizeof

介绍

1. 在C/C++中，sizeof是一个关键字，也是一个运算符，用来获取类型或对象在内存中所占的字节大小。
2. sizeof不是函数，在代码的编译阶段就会执行。
3. sizeof计算内存占用大小的应用场景：基本数据类型、数组、结构体、类、指针、枚举、联合体等。

引入

先阅读一下代码，预测下cout对应的输出都会是什么？（假设代码在64位机器上运行）

#include <iostream>using namespace std;// 空类型
class MyClass1
{
};// 添加了构造函数和析构函数的空类型
class MyClass2
{MyClass2();~MyClass2();
};// 析构函数为虚函数的空类型
class MyClass3
{MyClass3();virtual ~MyClass3();
};int main(int argc, char const *argv[])
{char str1[10] = "hello";const char *str2 = "hello world";int num1[10];int *num2 = new int[10];cout << sizeof(int) << endl;cout << sizeof(double) << endl;cout << sizeof(long) << endl;cout << sizeof(str1) << endl;cout << sizeof(str2) << endl;cout << sizeof(num1) << endl;cout << sizeof(num2) << endl;cout << sizeof(NULL) << endl;cout << sizeof(MyClass1) << endl;cout << sizeof(MyClass2) << endl;cout << sizeof(MyClass3) << endl;return 0;
}

结果如下：

    cout << sizeof(int) << endl;  // 4cout << sizeof(double) << endl;  // 8cout << sizeof(long) << endl;  // 8cout << sizeof(str1) << endl;  // 10cout << sizeof(str2) << endl;  // 8cout << sizeof(num1) << endl;  // 40cout << sizeof(num2) << endl;  // 8cout << sizeof(nullptr) << endl;  // 8cout << sizeof(MyClass1) << endl;  // 1cout << sizeof(MyClass2) << endl;  // 1cout << sizeof(MyClass3) << endl;  // 8

分析

1. sizeof(int)这个输出为4很好理解，int类型占用4个字节的内存。
2. sizeof(double)输出为8，也很好理解，double类型占用8个字节的内存。
3. sizeof(long)输出为8。在32位机器中，long占4个字节，在64位机器中long占8个字节。
4. sizeof(str1)输出为10，str1对应了数组str1[10]。
5. sizeof(str2)输出为8，str2对应一个指针。这里大家第一次看可能会有疑问，明明有”数组名称代表数组首元素地址“的说法，为什么sizeof(str1)和sizeof(str2)的输出结果不一样呢？我是这样理解的：首先str2在这里确实是一个指针，所以sizeof(str2)对应的值是8，这是很好理解的；但是对于数组str1[10]，str1本质上只是数组名，它并不占用任何的内存，它代表的是数组，它可以表示数组首元素的地址，但实际上数组首元素的地址是str1[0]对应的地址，str1数组名不占用实际内存。当使用sizeof运算符通过数组名计算数组内存占用时，数组名表示的是整个数组，而不是某个地址。
6. 根据第5点的解释，很容易可以得出sizeof(num1)的输出为40，sizeof(num2)的输出为8。
7. sizeof(nullptr)输出为8，关键字 nullptr 表示空指针。

接下来就是对sizeof(MyClass)的分析，也是书里提到的一个案例。

1. 提问：定义一个空类型，里面没有任何成员变量和成员函数，对该类型求sizeof，结果是多少？
2. 答案：空类型的示例中不包含任何信息，但是在声明该类型的实例时，必须在内存中有一定的空间，否则无法使用这些实例。至少占用多少字节的内存，由编译器决定，在GCC中，每个空类型的实例占用1字节。
3. 提问：如果在空类型中加入一个构造函数和一个析构函数，再求sizeof，结果是多少？
4. 答案：仍然是1，调用构造函数和析构函数只需要知道函数的地址即可，而函数的地址只与类型相关，编译器因为这两个函数而在实力内添加任何额外的信息。
5. 提问：如果将析构函数标记为虚函数呢？
6. 答案：在32位机器中输出为4，在64位机器中输出为8。因为C++编译器一旦发现类型中有虚函数，就会为该类型生成虚函数表，并在该类型的每一个实例中添加一个指向虚函数表的指针。
   空类型如下：

// 空类型
class MyClass1{};

加了构造函数和析构函数：函数内容也为空

// 添加了构造函数和析构函数的空类型
class MyClass2
{MyClass2();~MyClass2();
};

将析构函数标记为虚函数：

// 析构函数为虚函数的空类型
class MyClass3
{MyClass3();virtual ~MyClass3();
};