计算结构体的大小(结构体的内存对齐)

news2024/9/20 4:47:23

一:问题

问题所在:两个结构体应该都是6个字节大小,为什么一个12,一个6???

二:如何正确的计算结构体大小?
首先得掌握结构体的对齐规则:
第一: 第一个成员在与结构体变量偏移量为 0 的地址处。

解释:      

        1,假设一个格子占一个格子,则右边的数字为偏移量。

        2,假设这是一个结构体内部的内存,储存结构体内部的数据从第一格开始,那么右边的数就是与结构体变量的偏移量。

        3,根据对齐规则的第一点,所以结构体S1第的一个值c1应该放在如图所示红色的位置,占一个字节。

第二: 其他成员变量要对齐到某个数字(对齐数)的整数倍的地址处( 图中右边的数字 )。
对齐数 = 编译器默认的一个对齐数 与 该成员大小的较小值
编译器默认的一个对齐数 :
VS中默认的值为8
Linux中没有默认对齐数,对齐数就是成员自身的大小
我们是在vs中,所以默认的对齐数是8。

解释:

        1,所以经过第二点,我们可知内存中c1和c2以及i的存放位置了 。

        2,i本身大小是4,而vs默认对齐数是8,而对齐数是默认的一个对齐数 与 该成员大小的较小值,所以对齐数为4,所以 i 就要对齐到4的整数倍的地址处(图中右边的数字)。所以最近的4的整数倍也就是如图所示的蓝色第一格,刚好是4的一倍

        3,c2本身大小为1,而vs默认对齐数是8,所以1和8,进行比较,较小值为1,所以对齐数为1,那c2就要去找1的倍数处的地址(图中右边的数字),任何一个数都是1的倍数,所以就选择了紧接着i的红色格子。

第三:结构体总大小为最大对齐数(每个成员变量都有一个对齐数)的整数倍。 

解释:

因为结构体总体的大小是最大对齐数(每个成员变量都有一个对齐数)的整数倍。而c1和c2和i的对齐数中,最大的是4,所以结构体大小应该是4的倍数,因为此时结构体已经9个字节了,最近的符合规则的就是12,所以又往下浪费了3个字节。 总打下就是12个字节。

第四:  如果嵌套了结构体的情况,
嵌套的结构体这个整体要对齐到自己的最大对齐数(也就是它内部元素的最大对齐数)的整数倍处,结构体的整体大小就是所有最大对齐数(含嵌套结构体的对齐数)的整数倍。
三:为什么存在内存对齐 ?
1. 平台原因(移植原因):
不是所有的硬件平台都能访问任意地址上的任意数据的;某些硬件平台只能在某些地址处取某些特
定类型的数据,否则抛出硬件异常。
2. 性能原因:
数据结构(尤其是栈)应该尽可能地在自然边界上对齐。
原因在于,为了访问未对齐的内存,处理器需要作两次内存访问;而对齐的内存访问仅需要一次访
问。
总体来说: 结构体的内存对齐是拿空间来换取时间的做法。
所以:那在设计结构体的时候,我们既要满足对齐,又要节省空间,如何做到:
让占用空间小的成员尽量集中在一起。
比如上图的S1S2类型的成员一模一样,但是S1S2所占空间的大小有了一些区别。

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