计算结构体大小

计算结构体大小

一. 结构体内存对齐

以字节（bety）为单位

1. 简介

对于结构体成员在内存里的存储，存在结构体的对齐规则，并不是连续存放的。

例1：对下面程序，你认为结构体s的大小是多少呢？

#include <stdio.h>struct S1
{char a;int b;char c;
};int main()
{struct S1 s;printf("%d\n", sizeof(s));return 0;
}

• 第一个成员存放的位置是该结构体偏移量为0的地址
  

• 其他成员变量需要根据偏移量存放在其对齐数的整数倍的位置处

vs 下：对齐数 = 编译器默认对齐数（值为8） 与 该成员变量大小的最小值

(Linux下： 对齐数 = 该成员变量的大小)

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• 结构体总大小是其每个成员对齐数中最大数值的整数倍
  

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2. 嵌套结构体

例2： 对下面代码中，结构体s的大小是？

#include <stdio.h>struct S1
{char a;int b;char c;
};struct S2
{struct S1 s1;char c;
};int main()
{struct S2 s;printf("%d\n", sizeof(s));return 0;
}

• 包含上述三条规则下，嵌套的结构体对齐到自己最大对齐数的整数倍处，结构体总大小为最大对齐数（包含嵌套结构体成员的对齐数）的整数倍
  

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二. offsetof

• 该宏可以用于计算结果体成员相对于起始位置的偏移量

示例：

• 原码解析

  #define offsetof(s,m) ((size_t)&(((s*)0)->m))
  

将数字0(地址为0x00000000)强转为s*类型的数据，s是结构体，m是其成员，

通过&((s* )0->m)得到成员m处的地址，再转换为size_t类型数据(相当于得到m地址距离结构体起始地址0x00000000的偏移字节数)。

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三. 内存对齐的意义

1. 在不同平台下，不是所有硬件平台都可以取任意地址访问数据，某些平台只能在某些地址处取特点大小的数据。
2. 此时对于内存对齐后的数据，处理器访问会更加便捷

示例：

结构体内存对齐为了用空间来换取时间

但是我们可以利用结构体内存对齐规则，更合理的设计成员变量位置，如：让占用空间小的成员放在一起。

四. 修改默认对齐数

在vs(Visual Studio)编译器下存在默认对齐数(8)

如果我们想要修改为其他数值，也是可以的。

使用预处理指令#pragma pack(数字)，修改成你想要的结果

示例：

将默认对齐数调至2后，对于结构体s1：a在偏移量0的空间，b在偏移量2~5的空间，c在偏移量6的空间。从0 ~ 6一共7个字节的空间，不是最大对齐数2的整数倍，所有会再浪费1个字节空间，总大小为8个字节。

通常修改的默认对齐数都是$2^n$ , $n=(0,1,\mathrm{2...})$ 。

s1：a在偏移量0的空间，b在偏移量2~5的空间，c在偏移量6的空间。从0 ~ 6一共7个字节的空间，不是最大对齐数2的整数倍，所有会再浪费1个字节空间，总大小为8个字节。

通常修改的默认对齐数都是$2^n$ , $n=(0,1,\mathrm{2...})$

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