结构体在内存中所占字节大小计算

作者： QING

今天上课，老师给我们演示了一下，计算结构体在内存中所占的字节大小。开始给了我们几个例子，然后要我们自己摸索出规律。

注：以下测试全是在win7_64bit Devcpp 5.5.3环境下测试的。（char 1字节，int 4字节， double 8字节）。

也许：你可能认为下面这个答案是 1+4 = 5 （×）

#include <stdio.h>

struct node
{
char a;
int b;
};

int main()
{
struct node QING;

printf("%d\n",sizeof(QING));

return 0;
}

其实，这个题目的答案是： 8 （√）

这牵涉到一个 结构体字节对齐问题，具体结构体为什么要字节对齐，又是如何对齐的，可以参考下面的两篇文章（我网上搜的）：

1.海阔凭鱼跃，天高任鸟飞的博客专栏，结构体在内存中所占空间大小的计算，/article/10490133.html

2.Eliot的博客专栏，结构体字节对齐，http://blog.csdn.net/xyw_blog/article/details/20445953

在用sizeof运算符求算某结构体所占空间时，并不是简单地将结构体中所有元素各自占的空间相加，这里涉及到内存字节对齐的问题。从理论上讲，对于任何变量的访问都可以从任何地址开始访问，但是事实上不是如此，实际上访问特定类型的变量只能在特定的地址访问，这就需要各个变量在空间上按一定的规则排列，而不是简单地顺序排列，这就是内存对齐。

内存对齐的原因：

1)某些平台只能在特定的地址处访问特定类型的数据；

2)提高存取数据的速度。比如有的平台每次都是从偶地址处读取数据，对于一个int型的变量，若从偶地址单元处存放，则只需一个读取周期即可读取该变量；但是若从奇地址单元处存放，则需要2个读取周期读取该变量。

我们以例子来说明对齐方式吧：

例一、char , int 对齐；

#include <stdio.h>

struct node
{
char a;
int b;
};

int main()
{
struct node QING;

printf("%d\n",sizeof(QING));

return 0;
}

输出结果： 8

解释：结构体中（注意变量定义的顺序），char 是1个字节，int 是4 个字节，结构体字节对齐：char 和 int对齐。所以将char补齐到4个字节。

所以最后结构体所占字节： 4 + 4 = 8；

例二、char *, int 对齐；

#include <stdio.h>

struct node
{
char a[5];
int b;
};

int main()
{
struct node QING;

printf("%d\n",sizeof(QING));

return 0;
}

输出结果： 12

解释：结构体中char a[4]，已经和下面的int 对齐了，可是还剩下一个char a[1]这个也需要补齐到int （4）。

所以最后结果： 8 + 4 = 12

例三、char , int , double 对齐；

#include <stdio.h>

struct node
{
char a;
int b;
double c;
};

int main()
{
struct node QING;

printf("%d\n",sizeof(QING));

return 0;
}

输出结果： 16

解释：结构体中char , int 两个字节数（整体），与下面的double对齐。所以char ,int 整体字节数要凑够8 。

所以最后结果： 8 + 8 = 16

例四、char ,double, int对齐；

#include <stdio.h>

struct node
{
char a;
double c;
int b;
};

int main()
{
struct node QING;

printf("%d\n",sizeof(QING));

return 0;
}

输出结果： 24

解释：比较例三，我们发现只是结构体里面的定义顺序改变了，却造成了结果的不同。那么这是为什么呢？

其实是这样的，上面的char 要和double对齐，所以char 字节要补齐到double（8），然后double不可能和下面的int对齐吧？因为double本来就比int大，所以不可能对齐，那么就只有int和double对齐了哦，所以int也要补齐到double（8）。

所以最后结果： 8 + 8 + 8 = 24