结构体的长度计算

本文主要包括二个部分,第一部分重点介绍在VC中,怎么样采用sizeof来求结构的大小,以及容易出现的问题,并给出解决问题的方法,第二部分总结出VC中sizeof的主要用法。

1、  sizeof应用在结构上的情况
请看下面的结构:
struct  MyStruct
{
double  dda1;
char  dda;
int  type
};
对结构MyStruct采用sizeof会出现什么结果呢?sizeof(MyStruct)为多少呢?也许你会这样求:
sizeof(MyStruct)=sizeof(double)+sizeof(char)+sizeof(int)=13
但是当在VC中测试上面结构的大小时,你会发现sizeof(MyStruct)为16。你知道为什么在VC中会得出这样一个结果吗?
其实,这是VC对变量存储的一个特殊处理。为了提高CPU的存储速度,VC对一些变量的起始地址做了“对齐”处理。在默认情况下,VC规定各成员变量存放的起始地址相对于结构的起始地址的偏移量必须为该变量的类型所占用的字节数的倍数。下面列出常用类型的对齐方式(vc6.0,32位系统)。
类型
对齐方式(变量存放的起始地址相对于结构的起始地址的偏移量)
Char
偏移量必须为sizeof(char)即1的倍数
int
偏移量必须为sizeof(int)即4的倍数
float
偏移量必须为sizeof(float)即4的倍数
double
偏移量必须为sizeof(double)即8的倍数
Short
偏移量必须为sizeof(short)即2的倍数


各成员变量在存放的时候根据在结构中出现的顺序依次申请空间,同时按照上面的对齐方式调整位置,空缺的字节VC会自动填充。同时VC为了确保结构的大小为结构的字节边界数(即该结构中占用最大空间的类型所占用的字节数)的倍数,所以在为最后一个成员变量申请空间后,还会根据需要自动填充空缺的字节。

下面用前面的例子来说明VC到底怎么样来存放结构的。
struct  MyStruct
{
double  dda1;
char  dda;
int  type
};

为上面的结构分配空间的时候,VC根据成员变量出现的顺序和对齐方式,先为第一个成员dda1分配空间,其起始地址跟结构的起始地址相同(刚好偏移量0刚好为sizeof(double)的倍数),该成员变量占用sizeof(double)=8个字节;接下来为第二个成员dda分配空间,这时下一个可以分配的地址对于结构的起始地址的偏移量为8,是sizeof(char)的倍数,所以把dda存放在偏移量为8的地方满足对齐方式,该成员变量占用sizeof(char)=1个字节;接下来为第三个成员type分配空间,这时下一个可以分配的地址对于结构的起始地址的偏移量为9,不是sizeof(int)=4的倍数,为了满足对齐方式对偏移量的约束问题,VC自动填充3个字节(这三个字节没有放什么东西),这时下一个可以分配的地址对于结构的起始地址的偏移量为12,刚好是sizeof(int)=4的倍数,所以把type存放在偏移量为12的地方,该成员变量占用sizeof(int)=4个字节;这时整个结构的成员变量已经都分配了空间,总的占用的空间大小为:8+1+3+4=16,刚好为结构的字节边界数(即结构中占用最大空间的类型所占用的字节数sizeof(double)=8)的倍数,所以没有空缺的字节需要填充。所以整个结构的大小为:sizeof(MyStruct)=8+1+3+4=16,其中有3个字节是VC自动填充的,没有放任何有意义的东西。

下面再举个例子,交换一下上面的MyStruct的成员变量的位置,使它变成下面的情况:
struct  MyStruct
{
char  dda;
double  dda1;
int  type
};

这个结构占用的空间为多大呢?在VC6.0环境下,可以得到sizeof(MyStruc)为24。结合上面提到的分配空间的一些原则,分析下VC怎么样为上面的结构分配空间的。(简单说明)
struct  MyStruct
{
char  dda;//偏移量为0,满足对齐方式,dda占用1个字节;
double  dda1;//下一个可用的地址的偏移量为1,不是sizeof(double)=8的倍数,需要补足7个字节才能使偏移量变为8(满足对齐 方式),因此VC自动填充7个字节,dda1存放在偏移量为8 的地址上,它占用8个字节。
int  type;//下一个可用的地址的偏移量为16,是sizeof(int)=4的倍 数,满足int的对齐方式,所以不需要VC自动填充,type存放在偏移量为16的地址上,它占用4个字节。
};//所有成员变量都分配了空间,空间总的大小为1+7+8+4=20,不是结构的节边界数(即结构中占用最大空间的类型所占用的字节数sizeof(double)=8)的倍数,所以需要填充4个字节,以满足结构的大小为sizeof(double)=8的倍数。 所以该结构总的大小为:sizeof(MyStruc)为1+7+8+4+4=24。其中总的有7+4=11个字节是VC自动填充的,没有放任何有意义的东西。

### 使用 `sizeof` 运算符计算 C/C++ 中结构体的大小 在 C 和 C++ 编程语言中,`sizeof` 是一种用于查询数据类型或对象所占字节数的操作符。对于结构体而言,其大小不仅取决于各成员变量本身的尺寸,还受到内存对齐规则的影响。 #### 内存对齐原则概述 当定义一个结构体时,编译器为了提高访问效率会对成员进行适当排列,使得每个成员相对于结构体起始地址的位置满足特定条件——这就是所谓的“内存对齐”。具体来说: - 成员变量按照声明顺序依次存储; - 每个成员的实际偏移量应为该类型的自然边界(通常是其自身的大小)或是编译环境指定的最大对齐值中的最小者[^3]; - 整个结构体最终占用的空间将是最大对齐粒度的整数倍,可能因此而存在填充空间。 #### 示例代码展示 下面通过一段简单的例子来说明如何利用 `sizeof` 获取结构体实例的具体长度: ```cpp #include <iostream> struct ExampleStruct { char c; // 占用 1 字节 int i; // 占用 4 字节, 需要在前面补足至 4 的倍数 }; int main(){ std::cout << "Size of struct is: " << sizeof(ExampleStruct) << " bytes." << std::endl; return 0; } ``` 上述程序将输出结构体 `ExampleStruct` 所需的真实内存量。需要注意的是实际运行结果可能会因不同平台和编译选项有所差异。 由于内存对齐的存在,即使两个连续字段只相差几个字节,也可能因为补齐到合适的边界而导致整体体积增大很多。例如上面的例子中虽然只有5个有效字节的数据 (char + int),但由于对齐原因,整个结构体会被分配至少8个字节以上的空间。 #### 影响因素分析 除了基本语法外,影响 `sizeof(struct)` 返回值得要素还包括但不限于: - **目标架构**:不同的 CPU 架构下指针宽度各异,这直接影响到了含指针成员的复合类型的整体规模。 - **编译参数**:某些情况下可以通过命令行开关调整默认对齐方式,进而改变最终测量的结果。 - **内部布局优化**:现代编译工具链往往具备自动重排字段次序的能力,旨在减少不必要的间隙浪费并提升缓存命中率。
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值