【C语言】结构体大小的计算

C语言结构体大小的计算

1. 什么是字节对齐？

计算机中内存大小的基本单位是字节（byte），理论上来讲，可以从任意地址访问某种基本数据类型，但是实际上，计算机并非逐字节大小读写内存，而是以2,4,或8的 倍数的字节块来读写内存，如此一来就会对基本数据类型的合法地址作出一些限制，即它的地址必须是2，4或8的倍数。那么就要求各种数据类型按照一定的规则在空间上排列，这就是对齐。

  也就是说，读写内存时，基本数据类型的地址是他的大小的倍数，举个例子:

1. int a = 10;如果a的地址 % 4(int类型的大小) == 0；
2. double b = 3.14; 如果b的地址 % 8(double类型的大小) == 0；

这就是字节对齐。

2.结构体大小的计算规则

1. 数据项只能存储在地址是数据项大小的整数倍的内存位置上；
   
2. 结构体变量的首地址能够被其最宽基本类型成员的大小所整除；
   
3. 对齐在N上，也就是说该数据的"存放起始地址%N=0
   

ps : 每个编译器会有一些不同，但是绝大部分编译器规则都是如此，在我们遇到此类题目时按照这个规则进行计算即可，不必深究。

3. 详细计算步骤 ：

ps : 以下环境都是在win64下进行的 ：

#include <stdio.h>
struct A {
  long int a1;
  short a2;
  int a3;
  int* a4;
};
int main()
{
  struct A a;
  printf("%d\n", sizeof(struct A));
  return 0;
}

建议在计算结构体大小时画图来分析，会更快更准确的得到答案

2. 结构体变量的首地址能够被其最宽基本类型成员的大小所整除；

依据规则2：在结构体struct A中，各个变量的大小分别是 ：4byte, 2byte, 4byte, 8byte ,由此可得最大的数据类型是int*，占8byte。也就是结构体为8字节对齐。

所以我们画图按照8byte为一组(计算方法，不要纠结为什么) ：

接下来我们挨个给变量分配空间 ：

struct A {
  long int a1;
  short a2;
  int a3;
  int* a4;
};

• 假设起始地址为0：
  
• 给long分配地址，参照规则1. 数据项只能存储在地址是数据项大小的整数倍的内存位置上；，因为 ：0 % 4 == 0 ； 所以空间分配没问题 。
  
  
• 4 % 2 == 0 ；所以short分配也没问题。
  
  
• 因为接下来紧接着的空闲空间是6,6 % 4 != 0; 所以int类型不能在7这个位置开辟空间，得往后找最近的是4的整数倍的地址，也就是8。
  
  
• 最后还剩int*，指针占8个字节，由于int空间后面紧挨着的地址是12,12 % 8 != 0; 所以向后找最近合适的空间，也就是16，如图 ：
  
• 
  
• 所以综合来看，即使中间还有很多空间没有被分配，但是也是属于结构体的，所以结构体struct A 的大小为 24.
  

另外一种情况 ：

如果代码依据上面的情况改成这样 :

struct A {
  long int a1;
  short a2;
  int* a4;
  int a3;
};

也就是后面分配空间的情况是这样的 ：

**

• 为了遵循 2. 结构体变量的首地址能够被其最宽基本类型成员的大小所整除；
  所以后面的空间也需要算进去，结构体的大小依旧是 24.

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