简要说明:结构体成员按照定义时的顺序依次存储在连续的内存空间,但是结构体的大小并不是简单的把所有成员大小相加,而是遵循一定的规则,需要考虑到系统在存储结构体变量时的地址对齐问题。
一、没有成员的结构体占用的空间是多少个字节?
答案是:1个字节。
这就是实例化的原因(空类同样可以被实例化),每个实例在内存中都有一个独一无二的地址,为了达到这个目的,编译器往往会给一个空类或空结构体(C++中结构体也可看为类)隐含的加一个字节,这样空类或空结构体在实例化后在内存得到了独一无二的地址,所以空类所占的内存大小是1个字节。
二、首先介绍一个相关的概念——偏移量
struct stru
{
int a; //start address is 0
char b; //start address is 4
int c; //start address is 8
};
偏移量指的是结构体变量中成员的地址和结构体变量地址的差。结构体大小等于最后一个成员的偏移量加上最后一个成员的大小。显然,结构体变量中第一个成员的地址就是结构体变量的首地址。比如上面的结构体,第一个成员a的偏移量为0。第二个成员b的偏移量是第一个成员的偏移量加上第一个成员的大小(0+4),其值为4;第三个成员c的偏移量是第二个成员的偏移量应该是加上第二个成员的大小(4+1)。
三、在实际中,存储变量时地址要求对齐,编译器在编译程序时会遵循两条原则:
(1)结构体变量中成员的偏移量必须是成员大小的整数倍(0被认为是任何数的整数倍)
(2)结构体大小必须是所有成员大小的整数倍,也即所有成员大小的公倍数。
例子1:
struct stru1
{
int a; //start address is 0
char b; //start address is 4
int c; //start address is 8
};
PS:用sizeof求该结构体的大小,发现值为12。int占4个字节,char占1个字节,结果应该是9个字节才对啊,为什么呢?这个例子中前两个成员的偏移量都满足要求,但第三个成员的偏移量为5,并不是自身(int)大小的整数倍。编译器在处理时会在第二个成员后面补上3个空字节,使得第三个成员的偏移量变成8。结构体大小等于最后一个成员的偏移量加上其大小,上面的例子中计算出来的大小为12,满足要求。
例子2:
struct stru2
{
int i; //start address is 0
short m; //start address is 4
};
PS:成员i的偏移量为0;成员m的偏移量为4,都不需要调整。但计算出来的大小为6,显然不是成员m大小的整数倍。因此,编译器会在成员m后面补上2个字节,使得结构体的大小变成8从而满足第二个要求。
例子3、4:
struct stru3
{
char i; //start address is 0
int m; //start address is 4
char n; //start address is 8
};
struct stru4
{
char i; //start address is 0
char n; //start address is 1
int m; //start address is 4
};
虽然结构体stru3和stru4中成员都一样,但sizeof(struct stru3)的值为12而sizeof(struct stru4)的值为8。