结构体占用内存大小

1、总结：

结构体大小的计算:
1. 结构体中成员变量的大小对齐
2. 结构体的总大小为各成员变量大小的总和，加上结构体头的大小
3. 结构体头的大小由编译器决定，一般为1或2个字节，但也可能是4或8个字节
4. 结构体中各成员变量的大小由编译器决定，一般为1、2、4、8个字节，但也可能是16、32、64个字节
5. 结构体中各成员变量的大小对齐，以结构体中最大的成员变量大小为基准
​
关键点	​说明
​成员对齐	每个成员的起始地址必须是其类型大小的整数倍。
​整体对齐	结构体总大小必须是最大成员对齐值的整数倍。
​填充字节	编译器自动插入不可见的填充字节以满足对齐规则。
​优化手段	调整成员顺序、使用 #pragma pack 或 alignas、显式填充。
​注意事项	强制修改对齐可能导致性能下降或平台兼容性问题，慎用 #pragma pack(1)。

公式：
结构体大小 = Σ(成员大小 + 填充字节) + 末尾填充（若需要）
填充字节 = (对齐值 - (当前偏移 % 对齐值)) % 对齐值

基本数据类型占用内存大小（平台差异，可用sizeof()确定变量占用内存的大小）：
数据类型	典型大小（字节）	对齐值（字节）
char	1	1
short	2	2
int	4	4
float	4	4
double	8	8
指针（32位）	4	4
指针（64位）	8	8

2、举例：

#include <stdalign.h>
#include <stdio.h>

// 示例结构体
typedef struct {
    char a;      // 1 字节
    int b;       // 4 字节
    double c;    // 8 字节
} MyStruct;

int main() {
    /*
    计算过程：
    char a 占 1 字节。
    int b 需要起始地址为 4 的倍数，因此在 a 后填充 3 字节。
    int b 占 4 字节。
    double c 起始地址为 8（已对齐），占 8 字节。
    总大小 = 1 + 3（填充） + 4 + 8 = 16 字节。
    结构体整体需要对齐到 double 的大小（8 字节），16 是 8 的整数倍，无需额外填充。
    */
    printf("结构体大小：%zu 字节\n", sizeof(MyStruct));  // 输出：16 字节（对齐后的结果）


    // 修改对齐方式
    // 1、#pragma pack(1)  // 强制 1 字节对齐
    #pragma pack(1)     // 1 字节对齐（无填充）
    struct Packed {
        char a;    // 1
        int b;     // 4
        double c;  // 8
    };             // 总大小 = 1 + 4 + 8 = 13
    printf("结构体大小：%zu 字节\n", sizeof(struct Packed));  // 输出：13 字节（无填充）
    #pragma pack()  // 恢复默认对齐
    /* 2. 使用 alignas 关键字（C11 / C++11）
    需要使用MSVC扩展语法，在结构体定义前加上 __declspec(align(...))，否则会报错 
    C++不需要添加stdalign.h头文件   
    */
    

    struct Aligned {
        char a;
        __declspec(align(8)) int b;  // 强制 b 对齐到 8 字节
        double c;
    };  // 总大小 = 1 + 7（填充） + 4 + 0 + 8 = 20（需对齐到 8 的倍数 → 24）
    printf("结构体大小：%zu 字节\n", sizeof(struct Aligned));  // 输出：24 字节（对齐后的结果）

    return 0;
}

扩展：控制内存对齐alignas、_Alignas、#pragma pack(1)、__declspec(align(8))区别：

关键区别总结

​对比项	alignas/_Alignas	#pragma pack(n)	__declspec(align(n))
标准支持	C11/C++11 标准	非标准（编译器扩展）	非标准（MSVC 扩展）
跨平台性	✔️（GCC/Clang/MSVC）	✔️（所有编译器支持类似语法）	❌（仅 MSVC）
​作用目标	变量、类型、结构体成员	结构体/联合体整体对齐	变量、类型、结构体成员
对齐值要求	2 的幂次，且 ≥ 自然对齐值	任意正整数（通常 1/2/4/8/16）	2 的幂次，且 ≥ 自然对齐值
典型场景	SIMD 指令、硬件寄存器映射	网络协议、文件格式解析	Windows 高性能计算
内存布局影响	精确控制对齐，可能增加填充	减少填充，可能导致未对齐访问	精确控制对齐，可能增加填充