struct 结构体变量的内存分配

我们先定义一个结构体

typedef struct {
    uint32_t  num0;    // 4 bytes
    uint16_t  num1;    // 2 bytes
    uint16_t  num2;    // 2 bytes
    uint32_t  num3;    // 4 bytes
    uint64_t  num4;    // 8 bytes
}header;

为了形象的理解内存，把内存想象成一个矩形，其中每一个bit都是一个微小的矩形，例如16k的内存条（即2^13bytes） 想象成‘长x宽 = 2^7 x 2^6byte’ 或者’2^8 x 2^5byte’这样子

内存的分配就向平原地区的农田一样
like that

当然因为每个结构体的大小可能不同，并不是每块被分配的内存空间都一样大。

以header为例，占字节数最长的成员为8bytes的num4，那么这个结构体在内存中的长就是8bytes
至于他有多宽才能装得下这个结构体，并且达到最优的空间利用率呢？（分配的空间尽可能的小）

我们发现 sizeof(num0) + sizeof(num1) + sizeof(num2) = 8bytes
于是上面的图就变成下面这样：

还剩下num3没有分配坑，至于它放在哪里就显而易见了吧
于是，这个struct在内存中的结构如下图：

现在请问这个矩形所占用的内存空间是大？
当然，这里不需要去考虑剩下那一块蓝色的空白，虽然没有使用，但它确实属于这个struct

于是，综合以上分析，得：sizeof(header) = 3 x 8 = 24bytes

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对一个结构体的分析也许不能深入理解，下面我们再来一个

typedef struct {
    uint16_t  num0;    // 2 bytes
    uint64_t  num1;    // 8 bytes
    uint16_t  num2;    // 2 bytes
    uint32_t  num3;    // 4 bytes
    uint32_t  num4;    // 4 bytes
}header1;

如果struct长这个样，系统会怎样给他分配内存呢？

我们依然从占用字节数成员开始，最大的num1占8bytes
因此这块内存空间的长依然是8bytes，如下图：

其他成员的位置实际上如下图：

于是，综合以上分析，得：sizeof(header1) = 4 x 8 = 32bytes

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实际上看header和header1，他们的成员变量类型以及每个类型对应的变量数量是相同的，但是实际上它们占用的内存大小却不一样。这说明了结构体的成员变量先后顺序影响着其内存分配。因此为了达到最优的空间利用率，定义结构体的时候成员变量的位置是有必要多加斟酌的。