【C语言】结构体大小的探讨-创新互联

文章介绍：

本文主要是介绍结构体在内存中所占用大小的机制，应该是对结构体有一个初步的认识后看。

问题引入：

请看下面代码：

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typedef struct S1
{int a;
	char b;
	char c;
}S1;

typedef struct S2
{char a;
	int b;
	char c;
}S2;

int main()
{S1 a;
	S2 b;
	printf("%d", sizeof(a), sizeof(b));
}

请问结果分别是多少？

嗯~~我猜你们都是认为结果是6，毕竟 int 占4个字节，char 占1个字节，将成员都加起来也就6个字节而已嘛，这不简单的很？

如果是这么想，那你就错了，也正好说明了这篇文章值得你一看。
如果想知道的话，那么，请接着往下看吧！

哦，对了，先公布答案吧！

接下来，我将以这个为例，先给出结构体大小的规则，再一步步分析。

结构体大小的规则：

在讲解规则前，我想先介绍几个名词，它们在规则中起重要作用。

对齐数： 结构体的每一个成员都存在一个对齐数。
对于非结构体成员而言，其对齐数就是其所占内存大小（以字节为单位）。
例如 int 类型的成员其对齐数就是4.
对于结构体成员而言，其对齐数是其成员中的大对齐数。
例如上面的结构体a，其对齐数是4。
注意：不同的环境其默认对齐数会发生改变。在VS中默认的对齐数为8。

内存图（自己编的，只是方便解释）：
从0开始，数字为数位标，可以简单理解是字节数-1。

下面是具体规则：
1、结构体的第一个成员从内存图的0开始占用。
2、从第二个成员开始，其对齐数具体为本身大小与默认大小的较小值，所占用的内存在第一个成员之后，并且是从其对齐数的倍数为起始位。（这意味着中间内存有可能是空出来的，这一点很重要）
3、结构体最后的大小必须是其成员对齐数中大数的整数倍。

规则其实就这么些，应该也比较好懂，但下面我还是一步步分析。

分析1：

//以这个结构体类型为例
typedef struct S1
{int a;
	char b;
	char c;
}S1;

首先是int a:

然后是char b:

接着是char c:

最后：

分析完一个案例了，简单吧！
但让我们看另一个结构体类型：

typedef struct S2
{char a;
	int b;
	char c;
}S2;

首先是char a:

然后是int b:

再是char c:

最后:

这下你明白了为什么看似一样的结构体可大小却不同了吧！

分析2：

接下来看其中有成员是结构体的情况：

typedef struct Point
{char a;
	int b;
}Point;

typedef struct S3
{char a;
	Point b;
	double c;
}S3;

int main()
{S3 a;
	printf("%d", sizeof(a));
}

请先根据我刚才演示的步骤来推测，应该是很简单的！

在给出自己的答案后来分析吧！
首先是char a:

然后是Piont b:

再是double c:

最后：

这下子应该是差不多将结构体大小的规则给讲清楚了。

思考题1：像char [ ]这种数组类成员怎么办？

这种其实好办。
以char [ ] 为例。因为其中的每个元素都是char，是以元素的对齐数为准，所以实际的对齐数也是1。

思考题2：为什么要这么设置？

整个规则中最让人摸不着头脑的应该是第二点，这样不是会造成空间浪费么？
对于此似乎没有统一答案，但比较认同的是这应该有“拿空间换时间”的思想。
1、平台问题：
某些平台只能在特定的地址处取某些特定类型的值，否则会报错。（这也是为什么有“对齐数”的说法）
2、性能问题（抢时间）：
为了访问未对齐的地址，处理器只能访问两次，而对齐了的地址处理器只需要访问一次。

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