C++标准库上的sizeof(）

sizeof() on C++ Standard Library

本文关键字：sizeof 标准 C++      更新时间：2023-10-16

我很好奇，在一些C++标准库类上应用了sizeof()运算符。以下是我观察到的：

int main() 
{
    vector<double> v1;
    set<double> s1;
    map<double,double> m1;
    stack<char> st;
    queue<char> q;
    vector<char>  v2;
    set<char> s2;
    map<char,char> m2;
    cout<<sizeof(v1)<<" "<<sizeof(s1)<<" "<<sizeof(m1)<<endl;
    cout<<sizeof(v2)<<" "<<sizeof(s2)<<" "<<sizeof(m2)<<endl;
    cout<<sizeof(q)<<" "<<sizeof(st)<<endl;
    return 0;
}

我的系统（64位）的输出是：

12 24 24
12 24 24
40 40

我知道std::set使用红黑树来实现。因此，二进制树的每个节点都有两个指针（每个指针8个字节），并且值（8个字节，总共24个）看起来不错。

  1. std::map（也使用红黑树）有一个额外的密钥，但仍然是24字节？为什么？

  2. 为什么std::queue和std::stack占用40个字节，而std::vector只占用12个字节？

  3. 为什么char和double不影响类的大小？是因为模板吗？

这些类的实现是一个黑盒，无法判断它们包含哪些数据或私有成员。这完全取决于实施。

了解对象实例中所有字节的唯一方法是读取源代码。

sizeof运算符将为您提供类型的大小。

现在，如果我在这里制作一个非常简化的std::vector<T>版本（请注意，这并不像真正的实现那样做任何事情，而且它太简化了，无法真正工作——我跳过了实际实现中真正需要的很多部分）：

template<typename T>
class vector<T>
{
   public:
      typedef size_t size_type;
   private:
     T* mdata;
     size_type msize;
     size_type mreserved;
   public:
     vector() { mreserved = msize = 0; mdata = 0; }
     vector(size_type sz) { msize = 0; mreserved = sz; mdata = new T[sz](); }
     void push_back(const T& v) 
     { 
        if (msize + 1 > mreserved) grow(mreserved * 2);
        mdata[msize+1] = v;
        msize++;
     }
     size_type size() const { return msize; }
     // bunch of other public functions go here. 
   private:
     void grow(size_type newsize)
     {
        if (newsize < 8) newsize = 8;
        T* newdata = new T[newsize]; 
        for(size_type i = 0; i < msize; i++) newdata[i] = mdata[i];
        swap(mdata, newdata);
        delete [] mdata;
        mreserved = newsize;
     }
  };

正如您所看到的，无论存储的数据集有多大，实际类的大小都是相同的（它包含相同大小和数量的元素）。换句话说，sizeof(vector<int>)是恒定的。存储在mdata后面的数据的大小当然在变化，但sizeof不知道（不知道）。

此示例源代码将为您提供以下想法：

struct A
{
    int* p; //4 bytes
    A(int n)
    {
        p = new int[n];
    }  
};
int main()
{
    A x1(10);   
    A x2(100);  
    cout << boolalpha << (sizeof(x1) == sizeof(x2)); //prints true
}

原因是A只包含一个指针。指针的大小始终相同（通常为4）。指针指向什么并不重要——1000或1000000的动态数组。现在还是4点。

Char或double不影响大小，因为指向Char的指针与指向double的指针大小相同。

对于一个std：：数组，它实际上包含一个数组，而不是指针，这些都很重要（数组类型和大小）：

cout << boolalpha << ((sizeof(std::array<int, 10>) == sizeof(std::array<int, 11>)); //false!
cout << boolalpha << ((sizeof(std::array<int, 10>) == sizeof(std::array<long double, 10>)); //false!

重要的是要记住，sizeof是在编译时求值的：因此它在任何意义上都不是动态的。

它的工作是返回类/结构/普通旧数据的大小；没有别的。

这就是为什么它总是为向量、集合和贴图提供相同的结果。

您似乎假设容器类的大小可以随着所消耗元素的数量而增加，但这在物理上是不可能的，因为所有类型都有固定的大小。

相反，元素是使用动态分配间接存储的
sizeof不会向您透露此信息。

sizeof提供的唯一信息是在容器的构建和管理中使用了多少指针、计数器、标志和其他元数据；这种细节是从你身上抽象出来的，你永远不应该试图对其进行合理化。

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