C语言的sizeof与结构体的对齐

缺乏、安全感 2022-09-18 06:52 219阅读 0赞

"Devils are in the details."  
  
C语言中的sizeof，在我看来，就是一个能容纳很多魔鬼、令人头疼的细节。  
  
在头疼也要上，谁让咱们是程序员呢。  
  
首先要明白，sizeof是C/C++中定义的操作符，而不是函数，完成的操作是返回被操作数所占用的内存空间空间大小(单位是字节)。  
  
其次，sizeof的运算结果必须在编译时就确定下来，因此可以视之结果为常量。最新的C99标准规定sizeof的结果也可以在运行时才确定，例如，可以在运行时在堆中动态分配一个数组，并用sizeof操作符求这个数组所占的内存空间。  
  
sizeof的操作数可以是基本类型、数组、结构、联合、类、变量以及对象。以数组为操作时，返回整个数组的空间，而不是数组元素的大小。以联合为操作数时，结果等于其所有成员中占用空间最大者的大小。还可以以函数调用为操作数，例如

![None.gif][] int foo (void) ;  
![None.gif][]void foo2(void);  
![None.gif][]  
![None.gif][] sizeof ( foo() );  // 合法   
![None.gif][] sizeof ( foo )  // 不合法  
sizeof(foo2() ) //不合法

注意上面的sizeof在计算时，并不真正的调用函数。  
  
sizeof最令人疑惑的结果，就是操作数为结构的时候——这里的主要问题是编译器在分配空间时考虑到内存访问的效率，默认情况下会通过填充无用字节的方式来实现结构成员的地址对齐。  
  
对齐的细节与硬件(32位or64位机器)、操作系统、编译器实现相关。  
  
基本的原则是：  
  
(1).在结构中各成员按其声明顺序在内存中顺序存储, 第一个成员的地址即结构的地址.  
(2).整个结构的宽度是最大对齐量的整数倍, 不足的在后面补齐.  
(3).结构体变量的首地址能够被其最宽基本类型成员的大小所整除.  
(4).结构体每个成员相对于结构体首地址的偏移量（offset）都是成员大小的整数倍，如有需要编译器会在成员之间加上填充字街.  
  
听起来有些头晕吧。简单的概括起来，就是结构体的大小是最大成员(基本单元)的倍数，各个成员依次放入当前单元，无法放入当前单元的成员，为之再分配一个单元，并用无用数据填充当前单元的剩余空间。  
  
因此，结构的大小不仅与成员的组成有关，还与其顺序有关。  
  
例如

![None.gif][]  struct\{  
![None.gif][] int a;  
![None.gif][] char b;  
![None.gif][] short c;  
![None.gif][] \} s1;  
![None.gif][]  
![None.gif][]  
![None.gif][] struct\{  
![None.gif][] char b;  
![None.gif][] int a;  
short c;  
![None.gif][] \} s2;

sizeof(A)的结果为8,而sizeof(B)的结果为12,用前面介绍的方法不难分析结果是如何得出的。

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