数据类型的大小和sizeof（数据类型）之间的区别

Question

我正在学习C++，遇到了以下问题。我只是一个初学者，感到困惑。sizeof()函数不应该返回数据类型的大小吗？为什么数据对象的大小可以与其sizeof()不同？我不理解答案的解释。

假设在一个虚拟机器中，char的大小为32位。sizeof(char)会返回什么？

a）4

b）1

c）实现相关

d）机器相关

答案：b

解释：标准并不要求char为8位，但要求sizeof(char)返回1。

- Kenneth Chen

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不，根据定义，'char' 是 1 字节。在那个系统中，一个字节是 32 位。 - Keith Thompson

即使在那种情况下，它也不会是“32”。最坏的情况下可能会认为它是“4 = 32/8”。 - Eugene Sh.

@KennethChen：你的老师们错了。一个有8个比特的类型是八位组。字节的宽度取决于机器。只是大多数架构现在都有8位/字节而已。几十年前，例如9位是相当常见的。在一些DSP上，它仍然有例如24位的情况。 - too honest for this site

@Olaf：一个人永远不会太老去学习。我在大约20年后放弃了这个习惯...;-) - alk

@alk：在Plasma中：按下Alt-F2（命令行弹出），输入例如wp:byte（回车）；实际上是小写。将打开带有给定搜索短语的WP。对于例如gg:byte或leo:nette sache也是如此。如果我不得不在Windows上工作，我最想念的事情之一。它实际上被称为“Webshortcuts” /“Web-Kürzel”。 - too honest for this site

Answer 1

sizeof 运算符返回一个类型的大小，以字节为单位。其中，一个字节被定义为 char 的大小。因此，sizeof(char) 始终是1，无论在给定平台上 char 有多少个位。

这适用于C和C++。

从C11标准的6.5.3.4中可知：

2. sizeof 运算符返回其操作数的大小（以字节为单位），其操作数可以是表达式或带括号的类型名称。大小是从操作数的类型确定的...

根据规则：

4. 当 sizeof 应用于具有类型 char、unsigned char 或 signed char（或它们的限定版本）的操作数时，结果为1。

从C++11标准的5.3.3中可知：

sizeof 运算符返回其操作数的对象表示中的字节数。 操作数是表达式，它是未评估的操作数（第5条），或者是带有括号的类型标识符... ...

重点是：sizeof(char)、sizeof(signed char) 和 sizeof(unsigned char) 都是1。

- juanchopanza

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@alk 可能是对 C 和 C++ 标准不熟悉的人 :-) - juanchopanza

@ Slava我已经说过字节的意思了。它是char的大小。这应该很容易理解。 - juanchopanza

不，这并不简单易懂。如果您说硬盘在 char 由 32 位表示的平台上是 2TB，那么这是否意味着该硬盘上的每个字节都是 32 位？ - Slava

@juanchopanza，我知道怎么读，我只是试图向你解释，对于某些人来说，你的答案可能会误导他们，因为“byte”一词被广泛使用。看看Superlokkus的答案，他说这种对“byte”理解是普遍的，这至少值得怀疑。所以肯定存在困惑。 - Slava

不仅仅是因为有人不喜欢你对“字节”这个定义的解释，所以你很可能会被踩。 - Slava

Answer 2

5.3.3 [expr.sizeof]规定：

sizeof操作符返回其操作数的对象表示所占用的字节数。 操作数可以是表达式（未求值的操作数(Clause 5)）或带括号的类型标识符。 不得将sizeof操作符应用于具有函数或不完整类型的表达式，枚举类型在所有枚举器声明之前其基础类型未固定，带有此类类型名称的带括号表达式或指代位域的glvalue。sizeof(char), sizeof(signed char)和sizeof(unsigned char)都为1。[...]

^{以上强调部分为本人添加}

因此，无论一个char占用多少位，它的大小始终为1。

- NathanOliver

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@juanchopanza 在这个情境下，字节/位数真的很重要吗？ - πάντα ῥεῖ

@πάνταῥεῖ 是的，因为“一个字符占用多少字节”只能是一个。 - juanchopanza

@πάνταῥεῖ：当然很重要。为什么不重要呢？ - Keith Thompson

Answer 3

你只是混淆了字节和八位组之间的区别。

一个字节是一个字符的大小。这导致始终为真的 sizeof(char) == 1，因为sizeof返回的是以字节为单位的大小。

而一个八位组由8位组成。

在几乎所有现代平台上，字节的大小巧合地与八位组的大小相同。这就是为什么混淆它们是一种常见的错误，甚至连书籍作者和教授也会犯这个错误的原因。

- Superlokkus

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我担心你会让它变得更加混乱。术语“byte”不仅在C或C++中使用，那里它的意思与“octet”相同。 - Slava

@Slava，你能证明在C/C++标准中，字节的大小是固定的吗？ - Superlokkus

我指的是其他地方，不是C/C++。抱歉让您感到困惑。 - Slava

不，byte != octet它们有不同的定义，了解区别有时很重要。但我以为他的第三条评论（也是我的答案）是他发的，所以我打错了赌注。 - Superlokkus

在C/C++中，byte不等于octet。在Java和C#中，byte等于8位。当你说硬盘大小为2TB时，byte等于8位。我认为C/C++并不是使用这个术语的垄断者。 - Slava

Answer 4

sizeof(x) 返回的是以 char 大小为单位表示的 x 的大小。

- Eugene Sh.

Answer 5

没有计算机的sizeof(char)是4。它总是1个字节。该字节可能包含32位，但就C编译器而言，它是一个字节。

"8个比特"的正确名称是八位组。C标准使用“字节”一词表示char大小的对象。其他人可能在不同的情况下使用“字节”这个词，通常是指“八位组”，但在C（和C++或Objective-C）中，它表示“char大小的对象”。Char可能超过8位，或超过一个八位组，但它始终是一个字节。

- Srujan Barai

Answer 6

这个问题应该是——在一个假想的机器中，字长（寄存器大小）为32位。那么sizeof(char)会返回什么？

答案是1字节。

在计算机领域，字是指特定处理器设计所使用的自然数据单位。字是按指令集或处理器硬件处理的一块固定大小的数据单元。字中的位数（字长或字宽）是任何特定处理器设计或计算机体系结构的重要特征。--https://en.wikipedia.org/wiki/Word_%28computer_architecture%29

在您的情况下，字长将是32位。同时

历史上，字节是用于在计算机中编码单个字符文本的比特数，因此在许多计算机体系结构中，它是最小的可寻址内存单元。--https://en.wikipedia.org/wiki/Byte

1字节是内存中最小可寻址单元，它可以是8位、9位或16位，具体取决于硬件规格。

就sizeof而言，它首先确定参数的类型，最终计算出以字节为单位的大小。因此，以下两个C++语句将产生相同的结果。

  int n;
  std::cout<<sizeof(int);
  std::cout<<sizeof(n);

- g-217

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给出的问题是完全有效的。它假设char是32位。这与字或寄存器的大小无关。 - Keith Thompson

标准还规定了char是CHAR_BIT位，其中CHAR_BIT >= 8。而一个“字”可以由多个字节组成，因此你认为问题应该指定字长的建议并不太合理。 - Keith Thompson

@GautamJha 根据C语言规定，char类型的大小为1字节，而不是反过来。因此，无论char使用多少空间（可能是32位），它始终返回1。 - Srujan Barai

根据C语言的定义，char类型的大小为一个字节，而字节的定义超出了C语言的范围。因此，这个说法是错误的。 - g-217

不，"byte"的定义并不是“超出C的范围”。ISO C标准的最新草案是N1570.pdf。"byte"的定义在第3.6节中：“可寻址的数据存储单元，足以容纳执行环境基本字符集中的任何成员。”C++标准有类似的定义。在其他上下文中，“byte”这个词可能会被使用得不同，但这就是C和C++标准中它的用法。 - Keith Thompson