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sizeof计算结构体大小的规则

2016-09-21 13:40阅读:
结构体的大小
( 前面这部分网上都有, 后面部分 当嵌
套结构体时网上解释的不详细,可以作
为参考 )
运算符 sizeof 可以计算出给定类型的大小,对于 32 位系统来说,
sizeof(char) = 1; sizeof(int) = 4。
基本数据类型的大小很好计算,我们来看一下如何计算构造数据类型的大小。
C 语言中的构造数据类型有三种:数组、结构体和共用体。
数组是相同类型的元素的集合, 只要会计算单个元素的大小, 整个数组所占空间等于基
础元素大小乘上元素的个数。
结构体中的成员可以是不同的数据类型, 成员按照定义时的顺序依次存储在连续的内存
空间。和数组不一样的是,结构体的大小不是所有成员大小简单的相加,需要考虑到系统在
存储结构体变量时的地址对齐问题。看下面这样的一个结构体:
struct stu1
{
int i;
char c;
int j;
} ;
先介绍一个相关的概念——偏移量。 偏移量指的是结构体变量中成员的地址和结构体变
量地址的差。结构体大小等于最后一个成员的偏移量加上最后一个成员的大小。显然,结构
体变量中第一个成员的地址就是结构体变量的首地址。因此,第一个成员 i 的偏移量为 0。
第二个成员 c 的偏移量是第一个成员的偏移量加上第一个成员的大小(0+4),其值为 4;第
三个成员 j 的偏移量是第二个成员的偏移量加上第二个成员的大小(4+1),其值为 5。
实际上,由于存储变量时地址对齐的要求,编译器在编译程序时会遵循两条原则:
一、 结构体变量中成员的偏移量必须是成员大小的整数倍 (0 被认为是任何数的整数倍)
二、结构体大小必须是所有成员大小的整数倍。
对照第一条, 上面的例子中前两个成员的偏移量都满足要求, 但第三个成员的偏移量为
5,并不是自身(int)大小的整数倍。编译器在处理时会在第二个成员后面补上 3 个空字节,
使得第三个成员的偏移量变成 8。
对照第二条, 结构体大小等于最后一个成员的偏移量加上其大小, 上面的例子中计算出
来的大小为 12,满足要求。
再看一
个满足第一条,不满足第二条的情况
struct stu2
{
int k;
short t;
} ;
成员 k 的偏移量为 0;成员 t 的偏移量为 4,都不需要调整。但计算出来的大小为 6,显
然不是成员 k 大小的整数倍。因此,编译器会在成员 t 后面补上 2 个字节,使得结构体的大
小变成 8 从而满足第二个要求。
由此可见, 大家在定义结构体类型时需要考虑到字节对齐的情况, 不同的顺序会影响到
结构体的大小。对比下面两种定义顺序
struct stu3 struct stu4
{ {
char c1; char c1;
int i; char c2;
char c2; int i;
} }
虽然结构体stu3和stu4中成员都一样, 但sizeof(struct stu3)的值为12而sizeof(struct stu4)
的值为 8。
如果结构体中的成员又是另外一种结构体类型时应该怎么计算呢?看下面的例子,
struct temp
{
char a[5];
struct
{
int w;
double e;
int h;
} ss;
double d;
}tem ;
只需把其中的结构体展开即可。但有一点需要注意,展开后的结构体的第一个成员(int w)
的偏移量应当是被展开的结构体(ss 所属的结构体)中最大的成员(double e)的整数倍。
解题如下:
第一个成员 a[5]的偏移量为 0。 第二个成员 w 的偏移量是第一个成员的偏移量加上第一个成
员的大小(0+5),其值为 5,并不是(double e)大小的整数倍。编译器在处理时会在第三个
成员后面补上 3 个空字节,使得第三个成员的偏移量变成 8。第三个成员 e 的偏移量是第二
个成员的偏移量加上第二个成员的大小(8+4),其值为 12。第四个成员 h 的偏移量是第三
个成员的偏移量加上第三个成员的大小(12+8),其值是 20。第五个成员 d 的偏移量是第
四个成员的偏移量加上第四个成员的大小(20+8),其值是 28,并不是自身(double d)大小
的整数倍。 编译器在处理时会在第二个成员后面补上 4 个空字节, 使得第三个成员的偏移量
变成 32。 结构体大小等于最后一个成员的偏移量加上其大小,上面的例子中计算出来的大
小为 40,满足要求。此时注意,char a[5]虽然是 5 个字符型,但是在最后计算结构体大小是
算 1,即最后算得结构体大小能被 1 整除,算通过。(紫色部分是我自己总结的)。
注意在 linux 下时,整个结构体的大小应该是:
char 对齐模数是 1,short 是 2,int 是 4,float 是 4,double(linux 是 4,windows 是 8)
所以对于如下的结构体:(32 位机,默认设置)
struct temp
{
int i;
double j;
};
对于在 WINDOWNS 系统下,整个结构的大小应该是 16,在 LINUX 系统下,整个结构
的大小应该是 12

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