sizeof详解

简单地说，struct的sizeof是所有成员对齐后长度相加，而union的sizeof是取最大的成员长度

 

     C++ 编译器为了使CPU的性能达到最佳, 会对 struct 的内存结构进行优化,如32位的计算机的数据传输值是4 bytes, 64位计算机 数据传输是 8 bytes,这样,struct 在默认的情况上,编译器会对 struct 的结构进行数据对齐((32位机)4的倍数或(64 位机)8的倍 数), 以下以32位机在vc6.0环境下：

 

例1：struct s1

{    

  char ch;                           //1bit+对齐

  char *ptr;                          //4bytes

  union

 {

   short a, b;

   unsigned int c:2, d:1;

 }un ;                              //4 bytes

 struct s1 *next;                  //4 bytes 

}st;

 

struct data 

{ 

   int i;                     //4

   char *ch;                 //4

   double f;                 //8 

}b;

 printf("%d\n",sizeof(b));          //结果：16

 printf("%d\n",sizeof(st.un));       //结果：4

 printf("%d\n",sizeof(st));         //结果：16

 

例2：

struct s1 

{

   short d;      //2bytes+2bytes对齐

   int a;

   short b;     //2bytes+2bytes对齐

}a1;

 

struct s2

{ 

 short d;      //2bytes

 short b;      //2bytes

 int a;       //4bytes 

}a2;

 

struct s3

{

  short d;     //2bytes+2bytes对齐

  int a;

  short b;     //2bytes

  char st;     //1bytes+1bites对齐

}a3;

  printf("c=%d\n " ,sizeof(a1));      //结果：12

  printf("c=%d\n " ,sizeof(a2));      //结果：8

  printf("c=%d\n " ,sizeof(a3));      //结果：12

 

自然对界

    struct 是一种复合数据类型，其构成元素既可以是基本数据类型（如int、long、float 等）的变量，也可以是一些复合数据类型（如array、struct、union 等）的数据单元。对于结构体，编译器会自动进行成员变量的对齐，以提高运算效率。缺省情况下，编译器为结构体的每个成员按其自然对界（natural alignment）条件分配空间。各个成员按照它们被声明的顺序在内存中顺序存储，第一个成员的地址和整个结构的地址相同。

自然对界(natural alignment)即默认对齐方式，是指按结构体的成员中size 最大的成员对齐。

例如：

struct naturalalign

{

char a;

short b;

char c;

};

在上述结构体中，size 最大的是short，其长度为2 字节，因而结构体中的char 成员a、c 都以2 为单位对齐，sizeof(naturalalign)的结果等于6；

如果改为：

struct naturalalign

{

char a;

int b;

char c;

};

其结果显然为12。

 

指定对界

一般地，可以通过下面的方法来改变缺省的对界条件：

· 使用伪指令#pragma pack (n)，编译器将按照n 个字节对齐；

· 使用伪指令#pragma pack ()，取消自定义字节对齐方式。

注意：如果#pragma pack (n)中指定的n 大于结构体中最大成员的size，则其不起作用，结构体仍然按照size 最大的成员进行对界。

 

例如：

 

#pragma pack (n)

struct naturalalign

{

char a;

int b;

char c;

};

#pragma pack ()

当n 为4、8、16 时，其对齐方式均一样，sizeof(naturalalign)的结果都等于12。

 

而当n 为2时，其发挥了作用，使得sizeof(naturalalign)的结果为6。

 

例3（面试题）：#include

 

#pragma pack(8)

 

struct example1

 

{

 

     short a;

 

     long b;

 

};

 

struct example2

 

{

     char c;

     example1 struct1;

     short e;

};

#pragma pack()

int main(int argc, char* argv[])

{

     example2 struct2;

     cout << sizeof(example1) << endl;                //结果：8

     cout << sizeof(example2) << endl;                //结果：16

 cout << (unsigned int)(&struct2.struct1) - (unsigned int)(&struct2) << endl; //结果：4

     return 0;

}

解析：

    程序中#pragma pack (8)虽然指定了对界为8，但是由于struct example1 中的成员最大size 为4（long 变量size 为4），故struct example1 仍然按4 字节对界，struct example1 的size为8，即第18 行的输出结果；

 

    struct example2 中包含了struct example1，其本身包含的简单数据成员的最大size 为2（short变量e），但是因为其包含了struct example1，而struct example1 中的最大成员size 为4，structexample2 也应以4 对界，#pragma pack (8)中指定的对界对struct example2 也不起作用，故sizeof(example2)的输出结果为16；

   由于struct example2 中的成员以4 为单位对界，故其char 变量c 后应补充3 个空，其后才是成员struct1 的内存空间，20 行的输出结果为4