C 语言中 sizeof 运算符的作用？

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sizeof 是 C 语言中的一个运算符，用于计算数据类型或变量所占用的内存大小（以字节为单位）。它可以用于以下两种情况：

1. 计算数据类型的大小：例如 sizeof(int) 返回 int 类型在当前系统中所占用的字节数。
2. 计算变量或表达式的大小：例如 sizeof(a) 返回变量 a 所占用的字节数。

sizeof 的返回值是一个 size_t 类型的无符号整数。

本题详细解读

1. sizeof 的基本用法

sizeof 可以用于计算数据类型、变量或表达式的大小。以下是一些常见的用法示例：

-- -------------------- ---- -------
-------- ---------

--- ------ -
    --- --
    ------ --
    ---- ------

    ------------ -- ---- ------- -------------      -- -- --- -----
    ------------ -- -- ------- -----------          -- ---- - ---
    ------------ -- -- ------- -----------          -- ---- - ---
    ------------ -- -- ------- -----------          -- ---- - ---

    ------ --
-

2. sizeof 与指针

当 sizeof 用于指针时，它返回的是指针本身的大小，而不是指针所指向的内存块的大小。例如：

#include <stdio.h>

int main() {
    int *p;
    printf("Size of pointer p: %zu\n", sizeof(p));  // 输出指针 p 的大小
    return 0;
}

在大多数系统中，指针的大小通常是 4 字节（32 位系统）或 8 字节（64 位系统）。

3. sizeof 与数组

当 sizeof 用于数组时，它返回的是整个数组所占用的字节数。例如：

#include <stdio.h>

int main() {
    int arr[10];
    printf("Size of array arr: %zu\n", sizeof(arr));  // 输出数组 arr 的大小
    return 0;
}

在这个例子中，sizeof(arr) 返回的是 10 * sizeof(int)，因为数组 arr 包含 10 个 int 类型的元素。

4. sizeof 与结构体

sizeof 也可以用于计算结构体的大小。需要注意的是，结构体的大小可能会受到内存对齐的影响。例如：

-- -------------------- ---- -------
-------- ---------

------ ------- -
    ---- --
    --- --
    ------ --
--

--- ------ -
    ------------ -- ------ -------- ------- ------------- ----------  -- ----- ------- ---
    ------ --
-

在这个例子中，sizeof(struct Example) 可能会大于 sizeof(char) + sizeof(int) + sizeof(double)，因为结构体的成员可能会被对齐到特定的内存边界。

5. sizeof 与动态分配的内存

sizeof 不能用于计算动态分配的内存块的大小。例如：

-- -------------------- ---- -------
-------- ---------
-------- ----------

--- ------ -
    --- -- - ---- ----------- - -------------
    ------------ -- -- ------- -----------  -- ---- - ----------------
    --------
    ------ --
-

在这个例子中，sizeof(p) 返回的是指针 p 的大小，而不是 malloc 分配的内存块的大小。

6. sizeof 的返回值类型

sizeof 的返回值类型是 size_t，它是一个无符号整数类型，通常定义在 <stddef.h> 头文件中。在格式化输出时，可以使用 %zu 来打印 size_t 类型的值。

#include <stdio.h>
#include <stddef.h>

int main() {
    printf("Size of size_t: %zu\n", sizeof(size_t));  // 输出 size_t 类型的大小
    return 0;
}

7. sizeof 的编译时特性

sizeof 是一个编译时运算符，这意味着它在编译时就已经确定了结果，而不是在运行时计算。因此，sizeof 可以用于常量表达式中。

#include <stdio.h>

int main() {
    int arr[sizeof(int) * 10];  // 使用 sizeof 定义数组大小
    printf("Size of arr: %zu\n", sizeof(arr));
    return 0;
}

在这个例子中，sizeof(int) * 10 是一个常量表达式，编译器会在编译时计算出数组 arr 的大小。