ポインタで宣言した変数はどこに保持されているのか

Question

class P
{
public:
int* pp;
int* ppp;
int x;
};

int main()
{
P* p;
printf("%d\n", sizeof(p)); //4byte
p = new P;
printf("%d\n", sizeof(p)); //4byte
p->pp = new int(0);
p->ppp = new int(0);
printf("%d", sizeof(p)); //4byte
}

ポインタについてわからないことがあり質問したいです。

1 newする前の変数pが4byte持っていましたが、このメモリはどこのメモリ領域に保持されているのか?
2 p->pp p->pppをnewしたのにも関わらずメモリ量が4byteなのはなぜか？　sizeof()はヒープ領域のメモリを見ることができないのか?

以上２点がわかりません　よろしくお願いいたします。

Answer 1

sizeof は「型の大きさ」を見る仕組みになっていて、原則としては与えられた式を評価しません。 (VLA 関連で例外はあります。)

この場合は p という式を与えたらコンパイラは p の型が P* であることを知っていますから P* の大きさを返すだけなのです。

ポインタが指す先の大きさを知りたいなら sizeof(*p) とすれば良いです。 このとき *p は評価されず型 P を導き出すために使うだけなので p が未初期化でも問題ありません。

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ところで sizeof の返却値の型は size_t 型であって int ではないので %zu を使うほうが好ましいですね。

Answer 2

2 p->pp p->pppをnewしたのにも関わらずメモリ量が4byteなのはなぜか？　sizeof()はヒープ領域のメモリを見ることができないのか?

はい、sizeof(p)は常にポインタ自体のサイズです。

Answer 3

1 newする前の変数pが4byte持っていましたが、このメモリはどこのメモリ領域に保持されているのか?

まず、pはポインタ変数です。
整数変数が、変数の割り当てられた領域に整数のデータを格納するように、
ポインタ変数は、変数の割り当てられた領域にポインタ(アドレス)のデータを格納します。
整数変数が値が代入されるされないに関わらず、領域を持っているように、
ポインタ変数もまた、値が代入されるされないに関わらず、領域を持っています。
sizeof演算子によって、求められるのは、この変数としての割り当てられた領域のサイズです。

pは関数内で宣言されたローカル変数ですので、スタックメモリ内に領域は確保されます。

2 p->pp p->pppをnewしたのにも関わらずメモリ量が4byteなのはなぜか？　sizeof()はヒープ領域のメモリを見ることができないのか?

上で書いたように、sizeof演算子によって求められるのは、p自体に割り当てられた領域のサイズであり、newで確保された領域のサイズではありません。

整数変数の中身の値がどう変化しようと、変数のサイズが変化したりしないのと同様に、
ポインタ変数の中身の値がどう変化しようと、ポインタ変数自体のサイズもまた変化しません。
なので、値を何度書き換えても、サイズが変化しないというのは、当然の結果です。

Comments

[apa]

返信ありがとうございます
上で書いたように、sizeof演算子によって求められるのは、p自体に割り当てられた領域のサイズであり、newで確保された領域のサイズではありません。 ←　ではnewで確保された変数は別のヒープメモリ領域に行くということでしょうか？ 配列は縦にデータが入っている感覚ですが、ポインタは飛び飛びになってしまうということですか

[amiya]

newで、確保されたものとポインタ変数の領域には、何の関係もありません。
newで確保された配列の領域と、
ポインタ変数の領域とは、全く個別に存在しています。
そして、代入演算子を使うことで、配列の領域の先頭アドレスを、ポインタ変数の領域に書き込んでいる。
それだけの関係になります。

ポインタは単独の変数ですので、飛び飛びという概念はありません。
1つ分のポインタの領域は連続したエリアにまとめて確保されます。
2つ以上のポインタ変数があったとして、スタックに積まれるので、物理的には連続するかもしれませんが、
それはただのたまたまなので、プログラム的には意味はありません。
他の変数と同じです。

[apa]

なるほど
理解できました。
では自分のPCですと sizeof(p)が4バイトでしたが、
正直これが1バイトだろうが、2バイトだろうが、代入するからかわらないよ～という感じですね。

[apa]

メモリの概念が間違っていたかもしれません
4byteがintの変数が格納されるとばかり思っていましたが、
あくまで入るのは変数のアドレスでそれは32ビットあり
ヒープ領域へのアクセスが可能になる。となるとint*pてあんまり意味がないような気がしますが・・
4バイトをヒープ領域へのアクセスアドレスをもちヒープ領域でも4バイトint整数を表す値を持つ。
言葉にするのが難しいですが、理解できましたありがとうございました！！

[amiya]

別にヒープ領域にアクセスするためにあるわけではありません。
ポインタが管理するのはただのアドレスです。どこの、というのはありません。
全てのアドレスを扱えます。

Answer 4

1 newする前の変数pが4byte持っていましたが、このメモリはどこのメモリ領域に保持されているのか?

int main()
{
  int i;
  P* p;
}

↑のコードには２つの変数（iとp）があるわけですが，

• iはどこに保持されているのか？
• pはどこに保持されているのか？

前者と後者は，まぁ，一緒でしょう．
iがスタック領域に取られるとすれば，pも同様でしょう．