(C语言)如何计算结构体的大小？

目录

一、结构体内存对齐规则

二、为什么存在内存对齐 

三、练习题：计算结构体大小 

四、 如何修改默认对齐数

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在平时C语言算法的练习中，你一定见到过这种题目

在VS2013下，默认对齐数为8字节，这个结构体所占的空间大小是（ ）字节

typedef struct
​​​​​​​{
  int a;
  char b;
  short c;
  short d;
}AA_t;

 在讲解这个题目之前，我们先学习一下结构体中的成员变量是如何存储的

一、结构体内存对齐规则

1. 结构体的第一个成员在与结构体变量偏移量为0的地址处。
2. 其他成员变量要对齐到某个数字（对齐数）的整数倍的地址处。
        （对齐数 = 编译器默认的一个对齐数 与 该成员大小的较小值。）
        （VS中默认的值为8）
3. 结构体总大小为最大对齐数（每个成员变量都有一个对齐数）的整数倍。
4. 如果嵌套了结构体的情况，嵌套的结构体对齐到自己成员变量的最大对齐数的整数倍处，结构体的整体大小就是所有最大对齐数（含嵌套结构体的对齐数）的整数倍。

二、为什么存在内存对齐 

1. 平台原因(移植原因)：
不是所有的硬件平台都能访问任意地址上的任意数据的；某些硬件平台只能在某些地址处取某些特定类型的数据，否则抛出硬件异常。

2. 性能原因：
数据结构(尤其是栈)应该尽可能地在自然边界上对齐。原因在于，为了访问未对齐的内存，处理器需要作两次内存访问；而对齐的内存访问仅需要一次访问。

总体来说：结构体的内存对齐是拿空间来换取时间的做法。

那在设计结构体的时候，我们如何做到既要满足对齐，又要节省空间？
 >>让占用空间小的成员尽量集中在一起。

三、练习题：计算结构体大小 

现在我们来解决一下文章开头的那个题目

 在VS2013下，默认对齐数为8字节，这个结构体所占的空间大小是（ ）字节

typedef struct
​​​​​​​{
  int a;
  char b;
  short c;
  short d;
}AA_t;

解析：

typedef struct
​​​​​​​{
  int a;   //a是结构体的第一个成员，在结构体变量偏移量为0的地址处。int整型占4个字节
  char b;  //char类型的b占一个字节，1和8取最小是1，4是1的整数倍，所以b放在偏移量为4的地址处
  short c; //short类型的c占两个字节，2和8取最小是2，5不是2的整数倍，一直向后找，发现6是2的整数            
           //倍，所以c放在偏移量为6的地址处
  short d; //short类型的d占两个字节，2和8取最小是2，8是2的整数倍，所以d放在偏移量为8的地址处
  
  //最后，结构体总大小为最大对齐数的整数倍
  //即4/1/2/2中最大的数4，从偏移量为8的地址处向后找，发现12是4的整数倍
}AA_t;

答案：12个字节 

下面再留三个练习题及答案，大家可以按照我上面解析的方法练习一下 

1、下面代码输出什么

struct S1
{
    char c1;
    int i;
    char c2;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S1));

答案：12

2、下面代码输出什么

struct S3
{
    double d;
    char c;
    int i;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S3));

 答案：16

3、下面代码输出什么

struct S4
{
    char c1;
    struct S3 s3;//s3是第2题中的结构体
    double d;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S4));

 答案：32

四、 如何修改默认对齐数

结构在对齐方式不合适的时候，我们可以自己更改默认对齐数。

#pragma pack(4)//设置默认对齐数为4
#pragma pack()//取消设置的默认对齐数，还原为默认