sizeof（1）的分析-查找结构的大小

运算符sizeof可以计算给定类型的大小. 对于32位系统，sizeof（char）= 1； sizeof（int）=4. 基本数据类型的大小易于计算，让我们看一下如何计算构造数据类型的大小.

使用C语言可以构造三种类型的数据: 数组，结构和公用.

数组是相同类型元素的集合. 只要计算单个元素的大小，整个数组所占用的空间就等于基本元素的大小乘以元素数.

结构中的成员可以是不同的数据类型，并且成员按照定义的顺序存储在连续的存储空间中. 与数组不同，结构的大小并不是简单地将所有成员的大小相加. 存储结构变量时，需要考虑系统的地址对齐. 看一下这样的结构:

struct stu1
{
     int i;
     char c;
     int j;
}；

使用sizeof查找结构的大小并找到值为12. int占用4个字节，char占用1个字节，结果应该是9个字节，为什么？

首先介绍一个相关的概念偏移. 偏移量是指结构变量中成员的地址与结构变量地址之间的差. 结构的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，结构变量的第一个成员的地址是结构变量的第一个地址. 因此，第一成员i的偏移量为0. 第二成员c的偏移量为第一成员的偏移量加上第一成员的大小（0 + 4），其值为4；第三个成员的偏移量j是第二个成员的偏移量加上第二个成员的大小（4 + 1），该值为5.

但是，实际上，存储变量时需要对齐地址，并且编译器在编译程序时将遵循两个原则:

（1）结构变量中成员的偏移量必须是成员大小的整数倍（0被认为是任何数字的整数倍）

（2）结构的大小必须是所有成员大小的整数倍，即所有成员大小的公倍数.

在上面的示例中，前两个成员的偏移量满足要求，但第三个成员的偏移量为5，这不是其自身大小（int）的整数倍. 处理时，编译器将在第二个成员之后添加3个空字节，以使第三个成员的偏移量变为8. 该结构的大小等于最后一个成员的偏移量加上其大小. 上例计算得出的大小为12，符合要求.

再看一个例子:

struct stu2
{
      int k;
      short t;
}；

成员k的偏移量为0；成员t的偏移量为4，无需调整. 但是计算得出的大小为6，这显然不是成员k大小的整数倍. 因此sizeof计算结构体大小，编译器将在成员t之后添加2个字节，以使结构的大小变为8，以满足第二个要求.

可以看出，结构类型需要考虑字节对齐. 不同的顺序会影响结构的大小.

比较以下两个定义序列:

struct stu3
{ 
       char c1; 
       int i;
       char c2;
}
struct stu4
{
       char c1;
       char c2;
       int i;
 }

尽管stu3和stu4的成员相同，但是sizeof（结构stu3）的值为12，sizeof（结构stu4）的值为8.

对于嵌套结构，您需要对其进行扩展. 当对结构进行大小调整时sizeof计算结构体大小，以上两个原则变为:

（1）扩展结构的第一个成员的偏移量应为扩展结构中最大成员的整数倍.

（2）结构的大小必须是所有成员大小的整数倍. 在这里，所有成员都将计算扩展成员，而不是将嵌套结构视为一个整体.

看下面的例子:

struct stu5
{
      short i;
      struct 
      {
           char c;
           int j;
      } ss; 
      int k;
}

结构stu5的成员ss.c的偏移量应为4，而不是2. 整个结构的大小应为16.

以下代码测试原理2:

struct stu5
{
      char i;
      struct 
      {
           char c;
           int j;
      } ss; 
      char a;
      char b;
      char d;
      char e;
      char f;
}

仅结构ss计算出的占用空间为8，而stu5的大小为20，而不是8的整数倍. 这意味着在计算sizeof（stu5）时，嵌套结构ss被扩展了，因此最大成员是ss.j，占4个字节，20是4的整数倍. 如果将ss视为一个整体，结果应为24.

另一个特别的例子是该结构包含一个数组. sizeof应该与嵌套结构的大小相同. 展开它，如以下示例所示:

struct ss
{
    float f;
    char p;
    int adf[3];
};
cout<<sizeof(ss)<<endl;

值为20. float占用4个字节，当char p时偏移量为4，而p占用一个字节，而int adf [3]时偏移量为5，扩展为int的整数倍，而不是int adf [3]整数倍，因此偏移量变为8而不是12. 结果是8 + 12 = 20，这是最大成员float或int大小的整数倍.

由编译器决定如何为结构变量分配空间. 以上情况是指Linux下的GCC. Windows下的VC平台也是如此，其他平台可能会有不同的处理方式.

-结局

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