vs2019测试sizeof(string)的长度是28

在csdn回答别人的问题时，偶然间接触到sizeof求sting的内存容量大小的问题，经过测试，结果有些意外，引发自己的深度思考，探索一番做整理。

0：相关知识点

为了分析sizeof（string）的大小，涉及到一些知识点：

====》sizeof()是静态运算符，关注的是参数类型，编译时决定了。

====》类的长度实际是类中非静态成员变量长度，无成员变量是1，有虚函数要维持虚函数表（一个指针大小），有基类时要算基类的成员吧。

====》类模板（通用的类）和模板类（实例化的类）的概念

====》可以用using对复杂的结构重新命名。

====》string的内存分配，实际上还是类中定义一个指针，真正赋值的时候去new具体的大小。

====》typename的新用法：用在模板定义中，把相关名称识别为类型。

1. 问题描述（单纯记录引发我思考的起点）：

有新手同学在使用string及数组的时候，有误用，引发我的思考：

//他的本意应该是想定义时确定一个数组的大小，故这样写了代码
string s;
char c[strlen(s.c_str())]={0}; //都是不对的代码
int a[strlen(s.c_str())]={0};

我能明确看出他的不对，因此我期望用demo去给他验证，数组下标是0，这里就涉及字符串string的一个长度问题，我抛出：

//这是在vs 2019上运行的结果：
int main()
{
	string s;
    //这里我的本意是让他理解及去梳理strlen(),length(),以及sizeof()这几个求长度函数的差异，却让自己深思一下
	cout << strlen(s.c_str()) << endl;    //0
	cout << s.length() << endl;           //0
	cout << sizeof(s) << endl;            //28
	cout << sizeof(string) << endl;       //28
	return 0;
}
//探索后，发现在linux上运行的结果
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string.h>
using namespace std;
int main()
{
	string s;
	cout << strlen(s.c_str()) << endl;    //0
	cout << s.length() << endl;           //0
	cout << sizeof(s) << endl;            //32
	cout << sizeof(string) << endl;       //32
	return 0;
}

检测测试发现：

VS2019上sizeof(string)的长度是28

linux上sizeof(string)的长度是32

VS2022上sizeof(string)的长度是40

2. 为什么sizeof(string)的长度是28，以及32，40

第一眼懵逼，问了一把身边同事，他随口回答是类似array的预分配内存

===>emmmm,有点涉及，但是依然不对,这是string的其他知识点

结合百度，明确以下信息：

====》用sizeof求string的结果，在不同的系统中结果是不同的。

====》用sizeof求string的大小，与string是否初始化也是无关的。

====》sizeof是静态运算符，在编译的时候获取到响应结果，而string对象的申请，一般都是在运行时动态分配。

反思到，sizeof所求，其实是类所占用的大小，可以跟踪代码进行探索。

3：跟踪一下string类的大小

这里我在vs2019上试图跟踪了一下string类。 其他的类似吧~

//string实际是 类模板 传入char
using string  = basic_string<char, char_traits<char>, allocator<char>>;

//第一步：
//这里实际是关注basic_string 中传入char时类所占内存的大小。
//实际测试：
cout << sizeof(basic_string111<char, char_traits<char>, allocator<char>>) << endl;   //28
//简化basic_string 相关的类中成员，最终类简化后占用内存的成员是：
template <class _Elem, class _Traits = char_traits<_Elem>, class _Alloc = allocator<_Elem>>
class basic_string111 { // null-terminated transparent array of elements
private:
	using _Alty = _Rebind_alloc_t<_Alloc, _Elem>;
	using _Alty_traits = allocator_traits<_Alty>;
	using _Scary_val = _String_val<conditional_t<_Is_simple_alloc_v<_Alty>, _Simple_types<_Elem>,
		_String_iter_types<_Elem, typename _Alty_traits::size_type, typename _Alty_traits::difference_type,
		typename _Alty_traits::pointer, typename _Alty_traits::const_pointer, _Elem&, const _Elem&>>>;
private:
	_Compressed_pair<_Alty, _Scary_val> _Mypair;  //这是实际占用的
};

//第二步：
//这里就需要研究成员变量的的大小了：    _Compressed_pair<_Alty, _Scary_val> _Mypair;
//实际测试：
cout << sizeof(_Alty) << endl;        //1
cout << sizeof(_Scary_val) << endl;   //28
cout << sizeof(_Compressed_pair<_Alty, _Scary_val>) << endl;     //28

//第三步
//接下来需要研究成员大小：    _Compressed_pair<_Alty, _Scary_val>大小为什么是28
//首先获取到 _Compressed_pair 实际也是一个类模板    中间有个成员变量 实际是模板第二个参数
template <class _Ty1, class _Ty2, bool = is_empty_v<_Ty1> && !is_final_v<_Ty1>>
class _Compressed_pair final : private _Ty1 { // store a pair of values, deriving from empty first
public:
    _Ty2 _Myval2;
    using _Mybase = _Ty1; // for visualization
};

//====>所以 _Compressed_pair 的大小，实际上可以确定是第二个模板参数 也就是_Scary_val 的大小。
//====>_Scary_val  实际又是 类模板 
using _Scary_val = _String_val<conditional_t<_Is_simple_alloc_v<_Alty>, _Simple_types<_Elem>,
		_String_iter_types<_Elem, typename _Alty_traits::size_type, typename _Alty_traits::difference_type,
		typename _Alty_traits::pointer, typename _Alty_traits::const_pointer, _Elem&, const _Elem&>>>;
// ====》也就是确定 这个类模板 对应传参实际大小   
template <class _Val_types>
class _String_val111 : public _Container_base {
public:
	// length of internal buffer, [1, 16]:
	static constexpr size_type _BUF_SIZE = 16 / sizeof(char) < 1 ? 1 : 16 / sizeof(char);  

	union _Bxty { // storage for small buffer or pointer to larger one
		_Bxty() noexcept {} // user-provided, for fancy pointers

		~_Bxty() noexcept {} // user-provided, for fancy pointers

		value_type _Buf[_BUF_SIZE];
		pointer _Ptr;
		char _Alias[_BUF_SIZE]; // TRANSITION, ABI: _Alias is preserved for binary compatibility (especially /clr)
	} _Bx;

	typename size_t _Mysize; 				// 4个字节 typedef unsigned int     size_t;
	typename _Val_types::size_type _Myres;  // 4个字节 实际是模板参数传参对应的size_type 类型  实际还是size_t
};

//第四步：实际上就是分析_String_val111 所占大小
//为了确定_Val_types::size_type 的类型及长度    跟踪一下模板参数：conditional_t 
_String_val111<conditional_t<_Is_simple_alloc_v<_Alty>, _Simple_types<char>,
		_String_iter_types<char, typename _Alty_traits::size_type, typename _Alty_traits::difference_type, typename _Alty_traits::pointer, typename _Alty_traits::const_pointer, char&, const char&>>>
//可以确定他实际是  _Simple_types<char>中对应的size_type    
 template <class _Value_type>
struct _Simple_types1 { 
	using value_type = _Value_type;
	using size_type = size_t;   //===》实际是这个  也是unsigned int
	using difference_type = ptrdiff_t;
	using pointer = value_type*;
	using const_pointer = const value_type*;
};
//分析后可以确定   
//_String_val111 类中，成员变量的长度是 union (16) + size_t(4) +_Val_types::size_type(4)  +基类成员中有一个指针（4） = 28

最终 跟踪vs2019中string相关类的定义，可以确定sizeof(string)所求长度就是类中成员变量的总长度 28

4：总结涉及到的知识点。

为了分析sizeof（string）的大小，涉及到一些知识点：

====》sizeof()是静态运算符，关注的是参数类型，编译时决定了。

====》类的长度实际是类中非静态成员变量长度，无成员变量是1，有虚函数要维持虚函数表（一个指针大小），有基类时要算基类的成员吧。

====》类模板（通用的类）和模板类（实例化的类）的概念

====》可以用using对复杂的结构重新命名。

====》string的内存分配，实际上还是类中定义一个指针，真正赋值的时候去new具体的大小。

====》typename的新用法：用在模板定义中，把相关名称识别为类型。