前言
求结构体的大小是很热门的考点,无论你是学C还是C++,都会遇到这样的问题,在面试中也很受欢迎,所以我们先思考这样一个问题:计算结构体,联合体和类的大小应该怎么去计算呢?我们知道,在C语言中结构体内部可以包含很多变量,所以我们在没有学习这个知识之前,会固化地认为,结构体的大小就是内部变量的大小的总和,但是事实就是这样吗?显然并不是,那接下来我们就要去学习一下如何求结构体它们的大小
一、内存对齐规则(每一个都是重点)
1. 第一个成员永远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 自身对齐数的整数倍 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。
只有VS中默认对齐数值为8
其他编辑器(gcc,clang)的对齐数就是成员自身的大小
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. 如果一个结构体的成员有另一个结构体类型的变量,这个结构体类型的变量要对齐到自己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的整数倍。
5. 当结构体里有数组的时候,我们数组的对齐数是数组中一个元素的大小,之后在占整个数组大小的空间。5. 使用下面的代码可以设置默认对齐数:
#include <stdio.h> #pragma pack(8)//设置默认对齐数为8 struct S1 { char c1; int i; char c2; }; #pragma pack()//取消设置的默认对齐数,还原为默认
二、求结构体大小的例题 (都按编辑器没有默认对齐数)
1. 例题1
#include <stdio.h> struct S1 { char c1; int i; char c2; }; int main() { printf("%lu",sizeof(struct S1)); return 0; }
答案及解析 12
2. 例题2
#include <stdio.h> struct S2 { char c1; char c2; int i; }; int main() { printf("%lu\n", sizeof(struct S2)); return 0; }
答案及解析 8
153. 例题3
#include <stdio.h> struct S3 { double d; char c; int i; }; int main() { printf("%lu\n", sizeof(struct S3)); return 0; }
答案及解析 16
4. 例题4 (嵌套结构体)
#include <stdio.h> struct S3 { double d; char c; int i; }; struct S4 { char c1; struct S3 s3; double d; }; int main() { printf("%lu\n", sizeof(struct S4)); return 0; }
答案及解析 32
5. 例题5(结构体内部有数组)
#include <stdio.h> struct S1 { char c1; int arr[6]; }; int main() { printf("%lu",sizeof(struct S1)); return 0; }
答案及解析 28
三、联合体的计算规则
联合体是共用同一块空间的;
1. 联合的大小至少是最大成员的大小
2. 当最大成员大小不是最大对齐数的整数倍的时候,就要对齐到最大对齐数的整数倍
3. 数组的对齐数是数组的一个元素的大小,再占整个数组大小的空间。
四、求union联合体大小的例题
1. 例题1
#include <stdio.h> union Un1 { char c[5]; int i; }; int main() { printf("%lu\n", sizeof(union Un1)); return 0; }
答案及解析 8
2. 例题2
#include <stdio.h> union Un2 { short c[7]; int i; }; int main() { printf("%lu\n", sizeof(union Un2)); return 0; }
答案及解析 16
五、求类大小
向结构体看齐,一样的规则哦!但是有几点不跟结构体一样;
1. 类的内部有成员变量和成员函数,我们只算成员变量的就行,不需要算成员函数;
2. 不包含成员变量的类默认的大小是1字节,空类也是1字节
3. 静态成员变量不属于实例化对象,所以不会占类的空间,因为静态成员变量是一种特殊的静态全局变量,写在类里是为了表明它在哪个作用域而已。
4. 类里面包含类,计算大小的时候,不需要算类里面的类,内部的类其是跟我们外部的类平行的关系,放在类里面只是为了在访问的时候,需要指明在哪个作用域里。
1. 例题1
#include <iostream> using namespace std; class A { public: void Print() { cout << "Print()" << endl; } private: }; int main() { cout << sizeof(A) << endl; return 0; }
答案及解析 1
没有成员变量的类大小为1个字节;
2. 例题2
#include <iostream> using namespace std; class A { public: void Print() { cout << "Print()" << endl; } private: double _a; char _b; int _c; }; int main() { cout << sizeof(A) << endl; return 0; }
答案及解析 16
算类的大小,只需要算成员变量的大小,不需要算成员函数,因为成员函数属于类的共有部分,每个实例化对象都有这个函数,难道我们每次实例化一次对象,就要创造成员函数吗?很显然不是,因为太消耗空间里,而每个实例化对象都必须有属于自己的成员变量,这是毋庸置疑的;
3. 例题3 (静态成员变量)
#include <iostream> using namespace std; class A { public: void Print() { cout << "Print()" << endl; } private: double _a; static int _b; }; int main() { cout << sizeof(A) << endl; return 0; }
答案及解析 8
静态成员变量是所有类的实例化对象共享的,并不是每个对象都要创建的,所以跟成员函数一个道理,不用算
4. 例题4 (类类型的成员变量)
#include <iostream> using namespace std; class A { public: void Print() { cout << "Print()" << endl; } private: double _a; }; class B { private: int _b; A _a; }; int main() { cout << sizeof(B) << endl; return 0; }
答案及解析 16
要注意的是这不是内部类,是在成员变量里有一个A类类型的变量,这就跟结构体里面有另外一个结构体变量一样,如果一个结构体的成员有另一个结构体类型的变量,这个结构体类型的变量要对齐到自己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的整数倍。
5. 例题5 (内部类)
#include <iostream> using namespace std; class A { public: void Print() { cout << "Print()" << endl; } private: double _a; class B { private: int _b; }; };
答案及解析 8
内部类不需要算,因为是与外部类平行的关系