C语言如何计算结构体大小以及明白结构体内存对齐规则

 

目录

前言： 为什么存在内存对齐

一、掌握结构体的对齐规则

二、如何计算结构体大小

实例解析：

三.进阶 

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前言： 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取空间换取时间的做法 。

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提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

一、掌握结构体的对齐规则

1. 第一个结构体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中默认对齐数为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、如何计算结构体大小

实例解析：

1.计算下列结构体的大小

int main() {
	struct s1
	{
		char c1;
		char c2;
        int i;
	};
    struct s2
	{
		char c1;
        int i;
		char c2;

	};

	printf("%d", sizeof(struct s1));
    printf("%d", sizeof(struct s2));
	return 0;
}

（在vs平台下进行测试）算出s1的大小为8个字节，而s2的大小为12个字节。这是为什么呢？

解析如下：

 char l类型的对齐数为1，vs默认的对齐数为8，因此采用较小的1即可；

 int 类型的对齐数为4，4也小于8，采用较小的4；

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 ，此时最大对齐数为成员变量 int ，对齐数为4）的整数倍。

对结构体S1的分析 ：

 对结构体S2的分析：

 

 

 

struct S3
{
 int i;
 char c1;
 long l；
};
printf("%d\n", sizeof(struct S3));

 算出的结果为16个字节

 

char l类型的对齐数为1，vs默认的对齐数为8，因此采用较小的1即可；

 int 类型的对齐数为4，4也小于8，采用较小的4；

long 类型的对齐数为8，8=8，采用8。

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 ，此时最大对齐数为成员变量 int ，对齐数为8）的整数倍。

三.进阶 

#pragma pack(2)//设置默认对齐数为2

 这是修改默认对齐数的操作，我们将默认对齐数改为2，情况如何呢？

 

#pragma pack(2)//设置默认对齐数为2
struct S4
{
 char c1;
 int i;
 char c2;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S4));

 得出的结果为8

 char 类型的对齐数为1，vs默认的对齐数为2，因此采用较小的1即可；

 int 类型的对齐数为4，4大于2，采用较小的2；

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 ，此时最大对齐数为成员变量 int ，对齐数为4）的整数倍。