数据对齐与sizeof()

本文通过实例解析C语言中结构体的字节对齐原理,展示了不同成员顺序下结构体占用内存的不同,并提供了计算结构体长度的方法,包括成员相同、成员不同以及包含其他结构体的情况。

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 面试题中 sizeof 的出现率还是很高的吧。常见的题,大家肯定也是知道答案的。但原因是否都了解呢?

 

下面就用VC 6来做一些这样的题。

 

void main()
{
	int a=6;
	char str[10]="";
	char *p = str;
	double da;
	cout<<"size of b: "<<sizeof(a)<<endl;
	cout<<"size of str: "<<sizeof(str)<<endl;
	cout<<"size of p pointer: "<<sizeof(p)<<endl;
	cout<<"size of double: "<<sizeof(da)<<endl;}
    //结果:
	//4 因为 a 是整型 其长度是 4位
	//10 这个不解释
	//4 求的是指针的长度,指针也是 4 位
	//8 double 型的长度是 8
}


那结构体的长度怎么求呢?

请看下面解释:

 

struct s1
{
int a;
double b;
int c;
};

struct s2
{
int a;
int c;
double b;
};

sizeof(s1) = ?, sizeof(s2) = ?

结果:sizeof(s1) = 24,sizeof(s2) = 16

可见,虽然两个结构体所含的元素相同,但因为其中存放的元素类型顺序不一样,所占字节也出现差异。这就是字节对齐原因。

 

字节对齐的计算。

 

结构体长度求法:
  
a.成员都相同时(或含数组且数组数据类型同结构体其他成员数据类型):
  结构体长度=成员数据类型长度×成员个数(各成员长度之和);
  结构体中数组长度=数组数据类型长度×数组元素个数;
  
b 成员不同且不含其它结构体时;
  (1).分析各个成员长度;
  (2).找出最大长度的成员长度M(结构体的长度一定是该成员的整数倍);
  (3).并按最大成员长度出现的位置将结构体分为若干部分;
  (4).各个部分长度一次相加,求出大于该和的最小M的整数倍即为该部分长度
  (5).将各个部分长度相加之和即为结构体长度
  
c含有其他结构体时:
  (1).分析各个成员长度;
  (2).对是结构体的成员,其长度按b来分析,且不会随着位置的变化而变化;
  (3).分析各个成员的长度(成员为结构体的分析其成员长度),求出最大值;
  (4).若长度最大成员在为结构体的成员中,则按结构体成员为分界点分界;
  其他成员中有最大长度的成员,则该成员为分界点;
  求出各段长度,求出大于该和的最小M的整数倍即为该部分长度
  (5).将各个部分长度相加之和即为结构体长度

 

举例来说:
  1.struct test1

  { int a;
   int b[4];
  };
  sizeof(test1)=sizeof(int)+4*sizeof(int)=4+4*4=20;
  2. struct test2
  { char a;
   int b;
   double c;
   bool d;
  };
  分析:该结构体最大长度double型,长度是8,因此结构体长度分两部分:
  第一部分是a、 b、 c的长度和,长度分别为1,4,8,则该部分长度和为13,取8的大于13的最小倍数为16;
  第二部分为d,长度为1,取大于1的8的最小倍数为8,
  两部分和为24,故sizeof(test2)=24;
  3. struct test3
  {
   char a;
   test2 bb;//见上题
   int cc;
  }
  分析:该结构体有三个成员,其中第二个bb是类型为test2的结构体,长度为24,且该结构体最大长度成员类型为double型,以后成员中没有double型,所以按bb分界为两部分:
  第一部分有a 、bb两部分,a长度为1,bb长度为24,取8的大于25的最小倍数32;
  第二部分有cc,长度为4,去8的大于4的最小倍数为8;
  两部分之和为40,故sizeof(test3)=40;

 

下面结构体转自:

http://apps.hi.baidu.com/share/detail/6503863

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