结构体存储空间大小计算&字节对齐

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感谢博主的分享。

    在看《C/C++程序员面试指南》（作者：杨国祥）中的结构体对齐时，原语句“每个数据都要对照结构体中最大数据的最小公倍数对齐”，和程序员面试宝典中所写有出入，宝典中所写“每个成员的存储起始位置能够被该成员的大小整除”。在网上查阅了几篇别人写的文章，以及在VS2010中仿真得出的结果证明《C/C++程序员面试指南》中描述错误。将一些细节知识点整理如下，方便回顾。

1、说明

  字节对齐的基本原则：

    1）结构体变量的首地址能够被其最宽基本类型成员的大小所整除；

    2）成员按照声明的顺序存储，每个成员相对于首地址的偏移量是该成员大小的整数倍；

    3）整个结构体的总大小是最宽基本类型成员的整数倍。

    对于结构体A的某成员是结构体B：

    结构体A的大小是包括A中其他基本类型成员和B中所有基本类型成员中宽度最大的成员的整数倍。首先单独计算出B的总大小，设为M。接着计算A的总大小，在A中，B的起始地址能够被B中最宽数据成员大小整除，如若不够，需要补充空字节。在A中，B所占大小为M。B之后的数据的起始地址能够被该数据的大小整除，如若不够，需在B之后补充空字节。

    结构体中包含数组时，在计算最宽成员长度时，将数组元素当成独立的个体。例：

    struct sample1{

    int a;

    char b[5];

    }

   sample1的最宽长度为int型，4个字节。sample1的大小为：4+5+补3个字节 = 12个字节。

    空结构体占用1字节。

2、计算方法

以32字节的系统为例

sizeof(char) = 1; sizeof(int) = 4; sizeof(long) = 4; sizeof(double) = 8;

//空   sizeof(S0) = 1;

 struct S0{  };  

 //sizeof(S1) = 8. b为字节最宽的数据，占用4个字节。a起始地址为0，占用1个字节，补3个字节，b的起始地址为4，占用4个字节，4~7。共8字节。

 struct S1{   

    char a;   

    long b;   

 }; 

//sizeof(S2) = 8. b为字节最宽的数据，占用4个字节。起始地址为0,0~3，a占用1个字节，起始地址为4，为了使总大小为b的整数倍，a补充3个字节。共8个字节。 

struct S2{   

    long b;   

    char a;   

}; 

//sizeof(S3) = 16. 将S1的成员代入，最宽数据为S1.b，4个字节。c占用1字节，d的起始地址要能够被d中最宽数据大小整除，在c后补充3空字节，d占用8字节，e占用4字节。共16字节。若将long e 换为double e，则最宽数据为e，8字节。

c占1字节+补3字节+d占8字节 = 12字节，不能被e的8字节整除，在d后需补4个空字节。

总大小为：12+4+8 = 24字节

struct S3 {   

    char c;   

    struct S1 d;//结构体   

    long e;   

}; 

//sizeof(S4) = 8，static存储在静态存储区域内，不算在内。

struct S4{   

    char a;   

    long b;   

    static long c; //静态   

};

//sizeof(S5) = 16. 最宽数据为b，name按照单个元素的大小1字节与其他数据进行比较。a占1字节，补3字节，0~3，b占4字节,4~7，name占5字节，不能被8整除，需在b后补2字节，此时，共15字节，不能被4整除，在name后补1字节。总大小为16字节。

struct S5{   

    char a;   

    long b;   

    char name[5]; //数组   

}; 

//sizeof(student0) = 16，最宽数据为num，4字节。name5字节，补3字节，num4字节，score2字节，补2字节。总大小为16字节。

struct student0   

{   

    char name[5];   

    int num;   

    short score;   

};