【C语言】结构体大小计算

一.如何计算结构体大小

对齐基本规则：

1.结构体的第一个成员对齐到结构体变量起始位置偏移量为0的地址处；

 2.其他成员变量要对齐到某个数字（对齐数）的整数倍的偏移量的地址处（对齐数 = 编译器默认的对齐数 与 该成员变量大小的较小值，VS 中默认的值为 8）；

  3.结构体总大小为最大对齐数（结构体中每个成员变量都有一个对齐数，所有对齐数中最大的）的整数倍；

    

针对嵌套结构体的附加规则：

如果嵌套了结构体，嵌套的结构体对齐到自身的最大对齐数的整数倍处，结构体的整体大小就是所有最大对齐数（含嵌套结构体所有成员的对齐数）的整数倍

1.普通结构体

遵循基本规则

解题步骤

（1）找出对齐数

找出每个成员变量的大小将其与编译器的默认对齐数相比较，取其较小值为该成员变量的对齐数

（2）画图

遵循基本规则，为每个成员画出它们在内存中的相对位置，确定大小。

综上，当前struct大小为16.

验证：

2.包含数组成员的结构体

将数组直接拆开当做普通成员

解题步骤

（1）确定对齐数

（2）画图

原结构体计算大小时等价于：

综上，struct X大小为20

验证：

3.嵌套结构体的结构体

遵循基本规则+附加规则

解题步骤

（1）确定对齐数

求struct X大小。

（2）画图

综上，struct S长度为20.

验证：

总结：计算嵌套结构体成员的结构体大小时，提前算出嵌套结构体的大小，按照附加规则对齐即可

二.如何修改默认对齐数 

#pragma pack(n)

每个特定平台上的编译器都有自己的默认“对齐系数”(也叫对齐模数)。程序员可以通过预编译命令#pragma pack(n)，n=1,2,4,8,16来改变这一系数，其中的n就是你要指定的“对齐系数”。

示例：

将默认对齐数改为4.

#pragma pack(4)

struct node{

  int e;
  char f;
  short int a;
  char b;

};

struct node n;

printf("%d\n",sizeof(n));

结果：

三.如何查看结构体成员地址偏移量

我们学习结构体的时候，我们知道，结构体中的元素不一定是紧密排列的，其中有对其数和偏移量，那么有没有什么方法能直接输出某个元素的偏移量呢？答案是有的，我们只需要使用offsetof宏即可。

1.什么是offsetof宏

offsetof宏的作用是获取结构体中某个成员相对于结构体起始地址的偏移量。通过计算成员在结构体中的位置，它提供了一种可移植的方法来确定偏移量。

原型：

offsetof(type, member)

参数说明：

• TYPE: 表示结构体或联合体的类型名。当你需要计算某个结构体类型中某个成员的偏移量时，应在此处指定该结构体类型。

• MEMBER: 表示结构体（或联合体）中需要计算偏移量的成员名称。这是你希望得知其在结构体内部位置的字段。

返回值：

该宏返回类型为 size_t 的值，表示 type 中成员的偏移量。

2.offsetof宏的使用

举例说明：

#include<stdio.h>
#include<stddef.h>
struct ST
{
	char a;
	int b;
	float c;
};
int main()
{
	printf("%zd\n", offsetof(struct ST, b));
	printf("%zd\n", offsetof(struct ST, c));
	return 0;
}

3.offsetof宏的自我实现

#define MY_offsetof(S,m) (size_t) &(((S*)0)->m)

• ((S *)0):  取整数零并将其转换为指向 S 的指针。
• ((S *)0)->m: 引用指向结构成员 m 的指针。
• &(((S *)0)->m):计算 m 的地址。
• (size_t)&(((S *)0)->m): 将结果转换为适当的数据类型。

代码示例：

#include<stdio.h>
#define MY_offsetof(S,m) (size_t)&(((S*)0)->m)
 
struct ST
{
	char a;
	int b;
	float c;
};
int main()
{
	printf("%zd\n", MY_offsetof(struct ST, b));
	printf("%zd\n", MY_offsetof(struct ST, c));
	return 0;
}

运行结果：