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c语言结构体字节大小计算方法

发布时间: 2023-07-09 03:38:56

c语言结构体变量的大小问题

还要考虑编译器优化的内存对齐

C语言标准本身没有要求结构体/联合体的成员间内存存储需要连续

编译器为了高效存取数据,牺牲部分内存空间,提高存取的效率

② c语言结构体的问题,存储空间大小

win32
4字节对齐
变量内存的起始地址的边界是跟它类型一致的
比如int类型,可以认为它存在4的倍数的地址,short存在2字节倍数开始的地址,char存在1字节开始的地址,即任意地址
因此,回过头来看
第一个结构
假设int
a;///4字节倍数地
short
b;//推理a的末尾是4字节倍数地址也是2字节倍数地址,所以b是挨着a存的
char
c;//任意其实地址,挨着b存放
看起来7个字节就放下了,但是需要兼顾4字节对齐的原则,在末尾补了一个字节
第二个结构也类似
结构体与普通类型并无大区别,存储区域也一样的

③ 结构体类型的长度计算

计算方法:
运算符sizeof可以计算出给定类型的大小,对于32位系统来说,sizeof(char)
=
1;
sizeof(int)
=
4。基本数据类型的大小很好计算,我们来看一下如何计算构造数据类型的大小。
c语言中的构造数据类型有三种:数组、结构体和共用体。
数组是相同类型的元素的集合,只要会计算单个元素的大小,整个数组所占空间等于基础元素大小乘上元素的个数。
结构体中的成员可以是不同的数据类型,成员按照定义时的顺序依次存储在连续的内存空间。和数组不一样的是,结构体的大小不是所有成员大小简单的相加,需要考虑到系统在存储结构体变量时的地址对齐问题。看下面这样的一个结构体:
struct
stu1
{
int
i;
char
c;
int
j;
};
先介绍一个相关的概念——偏移量。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。因此,第一个成员i的偏移量为0。第二个成员c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j的偏移量是第二个成员的偏移量加上第二个成员的大小(4+1),其值为5。
实际上,由于存储变量时地址对齐的要求,编译器在编译程序时会遵循两条原则:一、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)
二、结构体大小必须是所有成员大小的整数倍。
对照第一条,上面的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。
对照第二条,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。
再看一个满足第一条,不满足第二条的情况
struct
stu2
{
int
k;
short
t;
};
成员k的偏移量为0;成员t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k大小的整数倍。因此,编译器会在成员t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。由此可见,大家在定义结构体类型时需要考虑到字节对齐的情况,不同的顺序会影响到结构体的大小。对比下面两种定义顺序
struct
stu3
{
char
c1;
int
i;
char
c2;
}
struct
stu4
{
char
c1;
char
c2;
int
i;
}
虽然结构体stu3和stu4中成员都一样,但sizeof(struct
stu3)的值为12而sizeof(struct
stu4)的值为8。
如果结构体中的成员又是另外一种结构体类型时应该怎么计算呢?只需把其展开即可。但有一点需要注意,展开后的结构体的第一个成员的偏移量应当是被展开的结构体中最大的成员的整数倍。看下面的例子:
struct
stu5
{
short
i;
struct
{
char
c;
int
j;
}
ss;
int
k;
}
结构体stu5的成员ss.c的偏移量应该是4,而不是2。整个结构体大小应该是16。
如何给结构体变量分配空间由编译器决定,以上情况针对的是linux下的gcc。其他平台的c编译器可能会有不同的处理。

④ C语言中结构体字节的计算方式

  在说计算方式之前先讲讲几个概念一个是 偏移量 还有一个是 内存对齐 。先说偏移量,网络对于它的定义是这样:把存储单元的实际地址与其所在段的段地址之间的距离称为段内偏移,也称为“有效地址或偏移量”。在结构体里面大概是指结构体变量中成员的地址和结构体变量地址的差。然后再说一下内存对齐这个概念:内存中存放基本类型数据时,计算机的系统会对其位置有限制,系统会要求这些数据的首地址的值是某个数的倍数,而这个数被称为该数据类型的对齐模数。虽然ANSI C标准中没有强制规定相邻声明的变量内存中要相邻,但是编译器会自动帮你处理这个问题,也就是相邻变量之间可能会填充一些字节。因此在这个问题上又有了编译器的区别。

  那我们先来讲讲结构体变量在微软的编译器的对齐吧

      1.结构成员的首地址要是其最宽的基本类型成员的整数倍。编译器在给结构体分配内存的时候先找到最宽的基本成员,然后再在内存中寻找地址,并将这个最宽的基本数据类型的大小作为对齐模数

       2.结构体每一个成员相对于首地址的偏移量是成员大小的整数倍,如果没有达到这个要求,编译器会自动填加字节。编译器在为结构体成员开辟内存的时候会先检查开辟内存的首地址与结构体变量的首地址之间的偏移量,如果是成员体的整数倍那么就存放这个变量,不然的话就在这个成员和上一个成员之间填充字节,以达到整数倍的目的

       3.结构体所占的总内存大小要是最大成员体大小的整数倍,如果不是,那么编译器会在末尾补充字节。结构体的最后一个成员,不仅要满足前两条原则,最后一条准则也要满足。

      接下来来看看几个例子。

这个结构体在VS 2017下的sizeof的运算结果是12。那么根据上面的对其规则我们来对其进行计算。

首先是char a。char大小是1,相对于首地址的偏移量是0,然后是int i。int i的大小是4,相对于首地址的偏移量是1,但是1不是4的整数倍,所以编译器会自动在char a和int i之间填充字节字节。所以in i的偏移量是4。而之后的float b大小4偏移量就是int i的偏移量加上int i的大小故float b的偏移量大小就是8,而8正好是4的倍数那么就不会有字节填充。而结构体的大小也就自然是最后8+4=12了

从这里也可以看出结构体大小等于最后一个成员体的大小加上它的偏移量。

那么我们再来看一个例子

那么我们再利用之前的算法来对其进行运算,int i的大小是4偏移量是0,int c 的大小是4偏移量是4,double b的大小是8,偏移量是8。char a的大小是1 ,偏移量是16。那么这个结构体的变量的大小就是16+1=17吗?答案肯定不是这样的。在VS的sizeof的运算下这个的结果是24,为什是24呢,那么这之前说的最后一条原则就要用上了。结构体的大小确实是等于最后一个成员的偏移量加上最后一个成员的大小,但是如果这个结构不满足是结构体中最大成员大小的整数倍这个条件那么,编译器会自动在最后填充字节使其满足,也就是说,虽然我们计算出的结果是17但是17并不是8的倍数,所以编译器自动在最后填充字节使其成为8的倍数,即自动扩充成24.、

那我们再来说一下GCC编译器下的模式。GCC编译器在Windows环境下用的会比较少,主要在Linux平台下使用GCC编译器就不遵守微软的编译器下的一些准则了,比如之前 说过的对齐模数。微软的编译器下的对齐模数是结构体成员中最大的大小而在GCC编译器下对齐模数最大只能是4。这就意味着对齐模数只能是1,2,4中的一个。因此之前讲过的在微软编译器下的的一些原则会有些不同。之前讲过的成员的首地址的偏移量要是成员大小的整数倍在这里就有点区别了。在GCC中如果成员大小小于等数4那么继续按照之前的标准就好了,但如果大于4,则结构体每个成员相对于结构体首地址的偏移量只能按照是4的整数倍来进行判断是否添加填充。来看一个简单的例子。

在这个例子中,如果是按照微软的编译器的话计算的结构应该是16,但是在GCC编译器下是12。道理就是之前讲的。

  虽然理论上如此但是我自己在试的时候发现上面的运算结果是16,没错是16而不是12!为什么呢?难道是这个理论错了么,当然不是。我们可以尝试在GCC下计算一下sizeof(int *)(是int *而不是int)。你会发现结果是8(如果是sizeof(int)那么结果结果就是4),输出结果是8那就解决了我们的疑惑。 64位系统的对其长度默认是8而32位的才是4 。这就合理解释了为什么计算结果是16而不是12。

对齐模数的选择只能是基于基本数据类型,所以对于结构体嵌套结构体就不能这么,至于其的计算方式之后再补充

⑤ C语言求结构体sizeof怎么求

sizeof()用来测给定的数据类型在内存中占的字节长度;
比如我想知道int类型变量占几个字节 就这样使用:len = sizeof(int) 就可以了,len就是int型变量在内存中字节数;
当然你也可以这么用 int a; len = sizeof(a); 编译器会知道a是int型变量的,会自动换成sizeof(int);
另外 自己定义的数据类型也可以用sizeof来求字节数,比如定义了一个类class A{...},然后你
这样用:len = sizeof(A),就能知道A占了几个字节;
最后,提示下,sizeof是关键字或者说是运算符,不是函数,它的结果是编译的时候就确定了的,没有函数调用;

⑥ C语言结构体及长度问题

a四字节对齐,所以应该是16
b是指针,就是4个字节

你那个答案是16位机器,现在上哪找去。。