C++ 中的 sizeof() 运算符在做什么

Question

C 中的sizeof() 运算符在编译时给出其操作数的大小。它不评估其操作数。例如，

int ar1[10];
sizeof(ar1) // output 40=10*4
sizeof(ar1[-1]) // output 4
int ar2[ sizeof(ar1) ]; // generate an array of 40 ints.

当谈到 C++ 模板类时，我发现了一些奇怪的结果。

template<typename T>
struct S{
    T a;
};

sizeof( S<int> )       // output 4
sizeof( S<bool> )      // output 1
sizeof( vector<int> )  // output 24
sizeof( vector<char> ) // output 24
sizeof( vector<bool> ) // output 40

我猜向量或其他 STL 容器上的 sizeof 取决于特定环境。

问题1.sizeof在C/C++中是如何实现的？它不能是运行时函数。是宏吗？ （我在在线教程视频中学到的）。如果是宏，它的#define 是什么样的？ sizeof()什么时候执行？

问题2。如果我在struct S的定义中添加一个成员方法void f(){}。 sizeof(S<int>) 还是 4，不应该增加 struct 的大小吗？

问题 3。 STL 容器是模板类。以vector 为例，它有12 个成员属性/类型和许多成员方法？ sizeof( S<int> ) 的输出很容易解释。但我发现很难解释sizeof( vector<int> ) 的输出。模板类应在编译时实例化，编译器应完全了解类的大小，即vector<int>。 sizeof()运营商应该知道。

Answer 1

根据问题 1：sizeof 由编译器实现和评估。它不是宏，它总是提供编译时结果。从概念上讲，您可以想象编译器将每个sizeof 替换为一个数字。

根据问题2：sizeof 计算S 的一个实例占用的存储量。一个方法不采用每个实例的存储，只有字段这样做（因为它们每个实例存在一次）。但是，方法确实会占用静态存储空间来保存函数的机器代码。

根据问题 3：对于 sizeof(vector<int>)，编译器会计算 vector<int> 的大小，并为此对其进行实例化。如果您因为 vector 的大小可变而感到困惑：这是真的，但额外的存储空间是从堆中分配的，因此不会反映在 sizeof 应用于 vector 的结果中。

Answer 2

1. sizeof 不是宏。它是一个内置运算符并产生一个常量表达式，因此您可以想象编译器只是在编译时将其替换为一个字面量，该字面量的值是对象或类操作数的大小。

2. 函数不会占用对象内部的空间。函数的代码不存储在对象内部。

3. std::vector<int> 等容器的大小是向量成员占用的内存量，加上一些实现定义的填充。它不包括向量通过持有指针“拥有”的任何内存。 （请注意，向量的元素是 not 成员——当我说成员时，我的意思是在 std::vector 类的定义中声明的成员。）因此它与内部有多少元素无关向量。