C語言資料型別與sizeof關鍵字

2022-04-14 16:01:08

一、前言

大家好，歡迎來到C語言深度解析專欄—C語言關鍵字詳解第三篇，在本篇中我們將會介紹C語言當中的資料型別，並由此引出C語言當中的另外一個重要的關鍵字 — sizeof .

第一篇：C語言 auto和register關鍵字

第二篇：全面瞭解C語言 static 關鍵字

二、資料型別

1、資料型別有哪些

C語言的資料型別包括基本型別（內建型別）、構造型別（自定義型別）、指標型別以及空型別

2、為什麼要有資料型別

為什麼要有內建型別

我們日常生活中會遇到各種各樣的場景，而不同的場景需要不同資料來表示，比如我們聚餐的人數、天氣的溫度、海拔的高度等事情通常用整數來描述，而像人的身高、廣播的頻率、商品的價格則通常用小數表示，又比如我們的車牌號、樓棟的命名、服裝的尺碼則需要要用字母來表示；C語言作為第一門高階程式設計語言，為了能準確描述我們生活中各種各樣的場景，就有了整形、浮點型、字元型這些內建型別。

為什麼要有自定義型別

我們以自定義型別中的陣列型別和結構體型別舉例：
陣列型別：我們生活中會碰到許多相同型別的集合，比如一個學校學生的學號，每一個學生的學號都是整形，那麼為了表示所有學生的學號，就勢必要定義幾千個整形，顯然，那樣太麻煩了，於是就產生了陣列型別，一個陣列裡面的每個元素的型別都是相同的，我們在定義一個學校學生的學號時，只需要定義一個有幾千個元素大小的陣列即可，而不必去慢慢定義一千個整形
結構體型別：我們生活中所要描述的物件常常是複雜資料型別的集合，拿人來說，一個人有姓名、性別、身高、體重、年齡等等，這些資料型別都是不同的，那麼為了能夠系統的描述一個人的屬性，就產生了結構體型別，它把一個人不同型別的資料都集中到一個新的型別當中，使物件描述和使用更加方便。

3、如何看待資料型別

從前面的部落格中我們知道，定義變數的本質是在記憶體中開闢一塊空間，用來存放資料，而今天我們知道不同的變數是需要定義為不同的型別的，把二者結合起來，我們就不難得出：型別決定的是變數開闢空間的大小。
這時有兩個疑問點，第一、為什麼要根據型別來開闢空間，我們直接開闢一塊空間，將記憶體整體使用不好嗎？答案是：不好。

原因主要有兩點：

1、在任何時刻，你的電腦都不是隻在執行你目前所使用的那個程式，還有其他許多的程式也在同時執行，如果把整塊都分配給了你目前執行的程式，其他程式就崩潰了。
2、即使把整塊記憶體都分配給你，你也不能保證在任何時刻都對該記憶體塊全部都用完，這樣就會導致記憶體的浪費。
第二、我們使用部分記憶體，使用多少由什麼決定的？答案是：是由你的場景決定，你的計算場景，決定了你使用什麼型別的變數進行計算。你所使用的型別，決定了你開闢多少位元組的空間大小。這也是為什麼C語言要有這麼多的資料型別，就是為了滿足不同的計算場景。
最後，那麼不同的資料型別到底在記憶體開闢多少空間呢？這就需要使用我們的關鍵字 – sizeof 來計算了。

三、sizeof – 計算不同型別變數開闢空間的大小

1、內建型別開闢的空間大小

`#include<stdio.h>
int main()
{
    printf("%dn", sizeof(char));       //1
    printf("%dn", sizeof(short));      //2
    printf("%dn", sizeof(int));        //4
    printf("%dn", sizeof(long));       //4
    printf("%dn", sizeof(long long));  //8
    printf("%dn", sizeof(float));      //4
    printf("%dn", sizeof(double));     //8
}`

2、自定義型別開闢的空間大小

陣列大小

#include<stdio.h>
int main()
{
    int arr1[10] = { 0 };       //40
    char arr2[10] = { 0 };      //10
    long int arr3[10] = { 0 };  //40
    long long arr4[10] = { 0 }; //80
    float arr5[10] = { 0 };     //40
    double arr6[10] = { 0 };    //80
    printf("%dn", sizeof(arr1));
    printf("%dn", sizeof(arr2));
    printf("%dn", sizeof(arr3));
    printf("%dn", sizeof(arr4));
    printf("%dn", sizeof(arr5));
    printf("%dn", sizeof(arr6));
    return 0;
}

從上面的結果我們很容易得出：陣列的大小 = 陣列元素的型別乘以元素個數

其他自定義型別的大小

#include<stdio.h>
struct Test1{
    int a;
    char b;
    float c;
    double d;
};
union Test2{
    int m;
    char n;
};
enum Test3 {
    monday,
    tuesday,
    wednesday,
    thursday,
    frifay
};
int main()
{
    struct Test1 test1 = { 0 };
    union Test2 test2 = { 0 };
    enum Test3 test3;
    printf("%dn", sizeof(test1));   //24
    printf("%dn", sizeof(test2));   //4
    printf("%dn", sizeof(test3));   //4
}

想必上面的結果與一些小夥伴心中的結果有所不同，確實，結構體、聯合體、列舉這些自定義型別的大小和陣列大小的求法是不相同的，其具體的求法涉及記憶體對齊、大小端、記憶體分配等相關知識，這些知識比較複雜，我會放在自定義型別詳解模組中為大家講解，現在大家不用去深究。

3、指標型別開闢的空間大小

大家可以看到，我們上面不管指標的型別是什麼（整形、字元型、浮點型、陣列型），指標的大小始終是四個位元組或者八個位元組（第一張圖X86表示32位元平臺，結果為4，第二張圖X64表示64位元平臺，結果為8），所以結論就是：指標在32位元平臺下是4個位元組，在64位元平臺下是8個位元組。（至於為什麼是這樣，這涉及到記憶體編址、地址線等相關知識，這一部分我會放在指標那裡來詳細講解，現在大家只需要記住這個結論即可）
注：第二張圖有警告是因為我的電腦是32位元平臺的，強制轉成64位元會發生大小不匹配的問題。

4、空型別開闢的空間大小

我們可以看到雖然這裡編譯器報錯了，但它仍然列印出來了void的大小：0個位元組
注：void型別的大小為0個位元組，這僅僅是在visual studio這個編譯器下執行的結果，但是，這個結果在不同的編環境下跑出來可能不同，就比如在Linux環境下，void型別的大小就為1，（由於水平的限制，這裡暫時不能為大家演示）；而導致這兩者之間有差異的根本原因是不同編譯環境對C語言的支援程度不同。

四、對sizeof 的進一步理解

1、sizeof 為什麼不是函數

從上面我們可以看到，我們可以用 sizeof(a) 和 sizeof(int) 求一個整形的大小，這種方式也是大家所熟悉的，但是我們發現直接用
sizeof a 也能求出a的大小，而不需要圓括號，所以說，sizeof 是關鍵字（操作符）但是不是函數，因為函數引數需要用 () 起來才能正常使用。
注：sizeof int 報錯是因為 sizeof 和 int 都是關鍵字，而不能用一個關鍵字去求另一個關鍵字的大小

2、sizeof 的其他使用

這裡我們定義了一個整型變數 a 和指標變數 p ,以及陣列 arr，可以看到 a 的大小為 4，arr 的大小為40，這些我們都理解，
那麼剩下的sizeof § 、sizeof(&arr) 、sizeof(arr) / sizeof(arr[0]) 是什麼意思呢？下面為大家解釋（涉及指標相關知識）

p 是一個指標變數，裡面存放的是 a 的地址，arr陣列名錶示arr陣列首元素的地址（記憶），&arr 表示取出整個陣列的地址，相當於一個陣列指標，所以sizeof§ 和 sizeof(&arr) 都是求的指標的大小，而在上面我們知道，指標在32位元平臺下是4個位元組，所以這裡結果為4。
最後，sizeof(arr) 求整個陣列的大小，sizeof(arr[0]) 求第一個元素的大小，所以二者相除得到的是陣列的元素個數10。
注：這裡用sizeof(arr[0]) 來求一個陣列元素的大小，而不是用arr[1] 、arr[2] 是因為我們不知道陣列有幾個元素，所以可能arr[1] 、arr[2] 根本不存在，但是隻要定義了陣列，那麼arr[0] 就是一定是存在的，也就是說，這樣做是為了安全。

到此這篇關於C語言資料型別與sizeof關鍵字的文章就介紹到這了,更多相關C語言 sizeof關鍵字內容請搜尋it145.com以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大家以後多多支援it145.com！