获取 std::array 底层数组内存大小的最简单方法？答案

【问题标题】：Simplest way to get memory size of std::array's underlying array?获取 std::array 底层数组内存大小的最简单方法？
【发布时间】：2017-09-27 13:04:31
【问题描述】：

这是在内存中获取std::array::data() 返回的内容大小的最简单/最短的方法吗？

arr.size() * sizeof(arr.value_type)

编辑：我的问题并不准确。 “内存中的大小”是指数组中包含的所有元素（它们本身）的大小，例如，如果它们是指向结构的指针，我只想要指针的大小，而不是指向的结构。我也不想包括std::arr 实现的任何可能开销的大小。只是数组元素。

有人建议sizeof(arr)。这：What is the sizeof std::array<char, N>? 不同意。虽然它似乎在我的机器上工作我想知道标准保证什么。

【问题讨论】：

这应该是一个自我回答的问题吗？
为什么不只是sizeof arr？
试试sizeof(arr)
您要包含还是排除填充？
@nwp，没有 C 数组不能有填充（即 T[N] 的大小始终为 sizeof(T)*N ），标准明确表示。当然 T 本身可以有填充，一个持有 T[N] 的结构也可以...

标签： c++ sizeof stdarray

【解决方案1】：

您可以直接在您的std::array 实例上使用sizeof 运算符：

sizeof(arr)

例子：

struct foo
{
    int a;
    char b;
};

int main()
{
    std::array<foo, 10> a;
    static_assert(sizeof(foo) == 8);
    static_assert(sizeof(a) == 80);
}

live example on wandbox

来自cppreference：

std::array是一个封装固定大小数组的容器。

此容器是一个聚合类型，其语义与 struct 相同，它持有 C 样式数组 T[N] 作为其唯一的非静态数据成员。

【讨论】：

并保证sizeof(struct{T t[N];}) == N * sizeof(T)？（尤其是sizeof(std::array<char,3>) == 3？）
@YSC，即使是（我不这么认为），“具有相同的语义”意味着具有相同的大小（一个简单的反例是 std::array).
@MassimilianoJanes 虽然你的反例可能被认为是一个特例，我愿意看过去，就像我在帖子的编辑中提到的那样，显然sizeof 不是要走的路完全没有。
@NPS：我不明白——你想知道数组占用了多少内存，对吧？如果是这样，sizeof 是最好的选择，因为它会准确地告诉您 std::array 实例占用的内存量，即使它与 T*size 不同。
@NPS：如果你想知道 T*size 是什么，而不关心 std::array... 只需 sizeof(T) * N。

【解决方案2】：

不能保证sizeof(std::array<T,N>) == N*sizeof(T)，但可以保证sizeof(std::array<T,N>) >= N*sizeof(T)。额外的大小可能是命名（但未指定）的成员和/或未命名的填充。

保证是因为被包装的T[N] 数组必须是std::array<T,N> 的第一个成员，但没有指定其他成员。

【讨论】：

std::array 是一个没有 std::initializer_list 构造函数的聚合（使用列表/聚合初始化），所以它唯一的非静态成员是 C 样式数组，意味着不应该有任何其他未指定的成员。
@AndyG：其他未指定的成员将被初始化为 0、nullptr 或 false，不是吗？聚合初始化不需要为所有成员提供初始化器。
我想你是对的。 cppreference 的引述让我大吃一惊。（与包含 Cstyle 数组的结构相同的语义并不意味着它实际上只包含一个 cstyle 数组，只是 cstyle 数组需要位于第一个）

【解决方案3】：

由于没有人发布比我的第一个猜测更好的内容，并且sizeof(arr) 很可能不保证不包括任何可能的额外 std::array's 字段的大小，我选择了这个作为公认的答案。

arr.size() * sizeof(arr.value_type)

如果有人提出更好的建议，我很乐意接受他们的回答。

【讨论】：

@Moberg 哇，这是很久以前的事了。我什至不记得为什么我当时不接受它（也许 SO 不允许立即接受，然后我忘记了？）。总之，修好了。谢谢。
:D（发一张开心的脸还不够，我还要写点什么）

【解决方案4】：

我知道您在问：array<value_type,N> arr 的元素的集合占用的内存大小是多少，即在arr.begin() 和arr.end() 之间？

答案是sizeof(value_type)*N，这在标准中有说明，但需要一些处理才能得出这个结论。

在 C++ 标准 [dcl.array] 中（这是关于 (c-)array 而不是 std::array）：

数组类型的对象包含一个连续分配的非空集合，由 N 个类型为 T 的子对象组成。

在 [expr.add] 中（此处术语数组指的是（c-）数组）：

当一个具有整数类型的表达式被添加到指针或从指针中减去时，结果具有类型的指针操作数。如果表达式 P 指向具有 n 个元素的数组对象 x 的元素 x[i]，则 86 表达式 P + J 和 J + P（其中 J 的值为 j）指向（可能是假设的）元素 x[i + j] 如果 0 ≤ i + j ≤ n；否则，行为未定义。同样，表达式 P - J 指向（可能是假设的）元素 x[i - j] 如果 0 ≤ i - j ≤ n；否则，行为未定义。

在 [array.data] 中（这里的数组指的是std::array）：

constexpr T* data() noexcept;
constexpr const T* data() const noexcept;

返回：一个指针使得 data() == addressof(front()) 和 [data(), data() + size()) 是有效范围。

所以data() 将一个有效范围返回给std::array 的元素，该范围可以使用指向 value_type 的指针进行迭代，因此它遵循遵循 (c-) 数组索引规则的指针算法，以及(c-) 数组是连续的。 Q.E.D.

【讨论】：

不，我问“获得该尺寸的最简单方法是什么。”
我以为你在问这个尺寸的标准保证是否是arr.size()*sizeof(arr_type::value_type)。我不确定对您来说“最简单”是什么意思，但arr.size()*sizeof(arr_type::value_type) 是一个常量表达式：它在编译时进行评估，它不会生成任何代码。
我的意思是最简单的代码，所以写/计算越少越好。
0 用于执行，一些用于开发。代码越复杂，出错的可能性就越大。更简单的代码会产生更少的错误。它也更容易记住，写起来也更快。
@NPS 我坚持这个观点。然而，当没有更好的选择时，就没有更好的选择！

【解决方案5】：

我认为你必须恢复使用类似的辅助函数

template <typename T>
auto getSize(T& t) -> size_t {
    typename T::size_type size = t.size();
    size_t value_type_size = sizeof(typename T::value_type);

    return size * value_type_size;
}

【讨论】：

【解决方案6】：

阅读documentation of std::array。所以是的，它可能是。或者尝试一下

  (arr.size()-1) * sizeof(arr.value_type) + sizeof(std::array<T,1>)

但我只会使用sizeof(arr)

顺便说一句，我不确定您对此是否有任何正式保证。我猜这个标准理论上会允许std::array和std::vector一样，除了resize()和其他一些方法会被隐藏。但是没有一个理智的实现会这样做（因为 std::array 已被发明用于将普通数组打包到类似于向量的容器中）。

也许只允许std::array-s 最多两个元素的实现（否则抛出一些异常）可能符合标准的字母。

【讨论】：

如何在保留std::array 的聚合初始化的同时拥有与vector 相同的布局（即存储在动态分配的内存中的值）？