c/c++语言开发共享C++结构体字节对齐和共用体大小

1、结构体内存对齐

结构体内存对齐在笔试和面试中经常被问到，所以做个总结

通过代码验证不同结构体的内存大小：

  #include <stdio.h>  struct node1{      char c1;      int val1;      char c2;  };  struct node2{      char c1;      char c2;      int val1;  };  struct node3{      char c1;      char array[10];  };  struct node4{      char val1;      int arrar[10];  };  int main(){      printf("node1 size = %dn",sizeof(struct node1));      printf("node2 size = %dn",sizeof(struct node2));      printf("node3 size = %dn",sizeof(struct node3));      printf("node4 size = %dn",sizeof(struct node4));        return 0;  }    

代码运行结果为：

通过上述代码运行结果可以发现node1和node2定义了相同个数的变量，但是node1的大小为12，node2的大小为8，这是为什么呢？

这里首先明确两个概念：对齐数和最大对齐数，在结构体中对齐数就是每个成员类型的大小，如node1中，对齐数为{1，4，1}，在数组中，对齐数不是数组的大小，而是数组成员的大小，所以node3的对齐数为{1，1}，node4的对齐数为{1，4}。最大对齐数是对齐数中的最大值（gcc编译器），最大对齐数可能受编译器的影响，通常编译器会有编译器对齐数，最大对齐数应该是编译器对齐数和结构体最大对齐数中较小值，如vs编译器对齐数为8，如果结构体的最大对齐数为16，那么计算结构体的最大对齐数应该为8。我的编译器为gcc，所以最大对齐数为结构体对齐数中的最大值。

知道最大对齐数后，就可以计算结构体的大小了，需要明确结构体的大小一定是最大对齐数的整数倍。那么node1和node2的成员类型是一样的，为什么node1的大小为12字节，node2的大小为8字节呢。这是因为结构体内存的连续性，在存储容量没有到最大对齐数的内存大小时，只要能够保存这个成员，结构体就会将该成员变量保存在一个最大对齐树的内存空间内。这样就避免了内存的过度浪费。

所以，上述各结构体的内存大小计算方式如下：

• sizeof（node1）= 1 + 3（浪费）+ 4 + 1 + 3（浪费） = 12
• sizeof（node2）= 1 + 1 + 2（浪费）+ 4 = 8
• sizeof（node3） = 1 + 1 * 10 = 11
• sizeof（node4） = 1 + 3（浪费）+ 4 * 10 = 44

那么结构体嵌套结构体的大小应该怎么计算呢？举以下例子：

  #include <stdio.h>  struct node1{      char c1;      int val1;      char c2;  };  struct node2{      char c1;      struct node1 node;      double val1;  };    int main(){      printf("node1 size = %dn",sizeof(struct node1));      printf("node2 size = %dn",sizeof(struct node2));      return 0;  }    

代码运行的结果为：

 可以明确，嵌套结构体的对齐数为所嵌套结构体的最大对齐数，所以node1的对齐数为{1，4，1}，node2的对齐数为{1，4，8}，最大对齐数分别为4和8，则代码里两个结构体的大小计算方式为：

• sizeof（node1）= 1 + 3（浪费）+ 4 + 1 + 3（浪费） = 12
• sizeof（node2）= 1 + 7（浪费）+ 12 + 4（浪费）+ 8 = 24

2、共用体的内存大小

对于以下共用体，读取它大小的代码如下：

  #include <stdio.h>    union un1{      int val;      char c;      double d;  };  union un2{      int val;      char array[5];  };    int main(){      printf("un1 size = %dn",sizeof(union un1));      printf("un2 size = %dn",sizeof(union un2));      return 0;  }    

代码运行结果为：

 共用体之所以叫共用体，就是因为它的成员变量共享内存，既然共享内存，那么共用体占用的内存空间一定要可以保存内存最大的成员类型，而un1的最大内存成员为double型，大小为8字节，所以un1的大小为8字节，那么un2的内存大小为什么不是5呢？这是因为要内存对齐，共用体也遵循内存对齐原则，un2的最大对齐数是4，因此un2的大小应该是4的整数倍数，所以，sizeof（un2）= 8.

3、枚举的大小

这里顺带提一下枚举的内存大小，代码验证如下：

  #include <stdio.h>    enum colour {      red,      green,      blue  };  enum programlanguage {      python = 0xffffffffff,      c = 8,      java  };    int main()  {      printf("colour size = %dn",sizeof(enum colour));      printf("programlanguage size = %dn",sizeof(enum programlanguage));      return 0;  }    

代码运行结果为：

 可见枚举类型的大小是编译器根据定义的值自行给定的，实际使用中很少会超出4字节大小。

到此这篇关于c++结构体字节对齐和共用体大小的文章就介绍到这了,更多相关结构体字节对齐和共用体大小内容请搜索<计算机技术网(www.ctvol.com)!!>以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持<计算机技术网(www.ctvol.com)!!>！

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