從記憶體角度深入看結構體（window/linux）大小

今天我們來看一下windows（32， 64）（dev-c++，vc），linux（32， 64）不同系統下，

它們求結構體大小時，編譯器到底給它們分配了哪些記憶體，又為什麼這樣分配，為啥子編譯器給它們有時空閒3個記憶體塊，有時候又空閒7個記憶體塊，為什麼啊，為什麼啊

當你們讀了上面的內容，還想繼續往下看的時候，就說明你開始關注記憶體的分配問題了，哈哈！！！

關於記憶體對齊：

簡單地理解就是：程式中，資料結構中的變數等等都需要佔用記憶體，系統採用記憶體對齊，就可以提高訪問速度（為了訪問未對齊的記憶體，處理器需要作兩次記憶體訪問，而經過記憶體對齊一次就可以了）

大家看下面這個程式：

#include <stdio.h>  

struct stu{  
    char a;  
    int b;  
    char c;  
};  

int main(){  
    struct stu ss;  

    printf("%d\n", sizeof(ss));  
    printf("%p\n", &ss.a);  
    printf("%p\n", &ss.b);  
    printf("%p\n", &ss.c);  

    return 0;  
}  

當前結構體裡面的成員型別是：（char ， int， char）

下面大家看程式執行結果：

結果一：

win7,32位，vc中

win7,64位，vc中

結果二：

win7，32位，dev-c++中

win7,64位，dev-c++中

我們知道這涉及一個概念——偏移量

網上給出的解釋是：它指的是結構體變數中成員的地址和結構體變數地址的差。

結構體大小的定義是：結構體的大小等於最後一個成員的偏移量加上最後一個成員的大小

哈哈，聽饒了吧！

其實，當前偏移量的大小就是編譯器為前面變數所分配的記憶體個數。

大家先看一下上面結構體在記憶體中（下面的是在dev中分配的）的情況

首先，我們知道編譯器給一些變數分配記憶體的時候，它是一個連續的塊，它是以一個4位元組簡單對齊的

如上圖所示：

編譯器首先分配了一塊地址也就是：0022FEB4給了結構體的首地址（也就是結構體中的成員a）因為它是一個字元，它佔用一個記憶體地址，第二個是int型別，它佔用4個位元組，第一組已經用掉一格，還剩3格，肯定無法放下int型，考慮到記憶體對齊，所以不得不把它放到第二個組塊(0022feb8)，第三個型別是char型別，跟第一個類似，佔用一個儲存塊（0022febc），（又因為它是4位元組簡單對齊方式），

所以空閒的三個儲存塊也同樣分給了當前這個結構體。

好，我們接下來繼續分析：

看程式碼2：

#include <stdio.h>  

struct stu{  
    char a;  
    char b;  
    int c;  
};  

int main(){  
    struct stu ss;  

    printf("%d\n", sizeof(ss));  
    printf("%p\n", &ss.a);  
    printf("%p\n", &ss.b);  
    printf("%p\n", &ss.c);  

    return 0;  
}  

哈哈，可別看錯了，我可跟上面的程式碼不一樣哎！！！！！
（結構體裡面定義的成員是： char， char ， int）

好，下面大家看一下執行結果：

win7,32位，vc中

win7,64位，vc中

結果二：

win7，32位，dev-c++中

win7，64位，dev-c++中

來，不要急，我們接著看記憶體，分析分析它：

同樣的道理：當前結構體中，第一個型別是char型別，它佔用一個位元組（也就是0022FEB8），然後，接下來第二個型別還是char，佔用一個位元組，又因為上一組4個位元組（其中0022FEB9,0022FEBA, 0022FEBB均空著）還空著3個，可以放下第二個char，所以第二個char就放在了記憶體（0022FEB9）處，然後碰到int型別中，佔用4個位元組，上一組4個位元組中還剩下兩個空閒（其中0022FEBA, 0022FEBB），不夠放int型別，所以，新找了另一組連續的4個位元組。所以說：當前結構體總總共佔用8個位元組。

哈哈，所以說：結構體中，編譯器為所分配的所有空閒記憶體（滿足4位元組簡單對齊）都算在內，總的結構體大小也就相應的出來了。

簡單的說：結構體的成員變數型別（如1：char， int ， char 如2：char， char， int），它們成員一樣，但順序不一樣，編譯器給分配的記憶體也不一樣，我們應儘可能的使其記憶體佔用的少一點，這樣，總的來說對我們的程式執行只有好處。

這回大家明白的差不多了吧!接下來我們分析一個不一樣的東西

看程式碼3：

#include <stdio.h>  

struct stu{  
    char a;  
    double b;  
    char c;  
};  

int main(){  
    struct stu ss;  

    printf("%d\n", sizeof(ss));  
    printf("%p\n", &ss.a);  
    printf("%p\n", &ss.b);  
    printf("%p\n", &ss.c);  
    return 0;  
}  

我們可以很清楚的看明白上面這個結構體的成員變數是（char ， double ， char）
所以我們的執行結果是：

win7,32位，vc中：

win7,64位，vc中：

結果二：

win7，32位，dev-c++中

win7，64位，dev-c++中

接下來再看一個小的程式：

程式碼4：

#include <stdio.h>  

struct stu{  
    char a;  
    int e;  
    double b;  
    char c;  
};  

int main(){  
    struct stu ss;  

    printf("%d\n", sizeof(ss));  
    printf("%p\n", &ss.a);  
    printf("%p\n", &ss.e);  
    printf("%p\n", &ss.b);  
    printf("%p\n", &ss.c);  
    return 0;  
}  

我們也可以直接看到：這個結構體成員是（char ， int ， double ， char ）
好，我們在看一下簡單地執行結果：

win7， 32， dev:

win7， 64， dev:

下面是win7,32，vc

下面是win7,64，vc

哈哈，不要害怕它們為什麼都是24，，接下來我們需要在看一下他們的記憶體分配情況，

下面這個圖是程式碼3的圖：

程式碼4的這個記憶體圖（將程式碼1和程式碼2的記憶體圖給結合起來了），

哈哈，太難畫了，我在這裡就不畫了啊，大家應該可以理解的

好，接著繼續分析記憶體情況

我們前面提到的在程式碼1，程式碼2中記憶體是簡單地4位元組對齊，所以我們一直在找4個位元組來存放他們（也就是簡單地說，char後面如果跟著int型別，那麼就會出現3個空閒），

而到了我們這個程式碼3， 4， 記憶體就是簡單地8位元組對齊，所以我們一直在找8個位元組來存放他們，（也就是簡單地說，char後面如果跟著double型別，那麼就會出現7個空閒）

這又是為了什麼？

這裡我們又要提一下記憶體的自然對齊了
自然對齊就是說：每一種資料型別都必須放在記憶體地址中的整數倍上，舉一個簡單地例子
（地址4）可以放char型別的，也可以放int型別，也可以放short，但是但是就是不可用存放double型別，僅僅只是因為它不是8的整數倍，OK， 就是這麼簡單。
（地址3）可以用來存放char型別，但是不可用用來存放int， short， double ，也只是因為它們不是整數倍關係
（宣告一點，地址0是任何型別整數倍的， 這一點，我們可以這樣記著，理解為，可以存放任何資料型別）

所以說：在windows下：

所以，此時也就很好解釋上面的幾種情況了，哪些空閒的記憶體塊，就是因為它們本身不是資料型別的整數倍，所以被留了下來，在加上為了訪問便利，所以才出現了記憶體對齊這麼一說的吧!(個人簡單理解)，其實我們這樣想想，也就這麼回事

那麼在linux下又是什麼樣子的呢？？？？

接下來我們繼續看：

程式碼5（在linux下）：

#include <stdio.h>  
#include <sys/cdefs.h>  
struct str{  

        char a;  
        int  b;  
        char c;  
};  

int main(){  
        struct str A;  
        printf("%u\n", sizeof(A));  
        printf("%p\n", &(A.a));  
        printf("%p\n", &(A.b));  
        printf("%p\n", &(A.c));  

        return 0;  

}  

這樣看，我們知道此時結構體裡面的成員型別是： char ,int , char
好，我們大家一起看執行結果：

linux（ubuntu），64位，：

linux（ubuntu），32位

這時，我們可以看到上面的記憶體分配是一樣的。就是說他們遵從的基本準則是一樣的（可以簡單的理解為：跟window下面是一樣的，（簡單的四位元組對齊））

好了，我們接下來繼續看另外一種情況：

程式碼6（在linux下）

#include <stdio.h>  
#include <sys/cdefs.h>  
struct str{  

        char a;  
        double  b;  
        char c;  
};  

int main(){  
        struct str A;  
        printf("結構體總大小位：%lu\n", sizeof(A));  
        printf("成員a的初始地址：%p\n", &(A.a));  
        printf("成員b的初始地址：%p\n", &(A.b));  
        printf("成員c的初始地址：%p\n", &(A.c));  

        return 0;  

}  

這時，我們也可以很清楚的看到當前結構體的成員變數型別是： char , double , char
好了，我們接著往下看：執行結果：

liunx（ubuntu下），64位：

linux（ubuntu下）， 32位：

哈哈，不一樣了吧，懵了嗎？不要緊，接著繼續看記憶體分配：

(下圖是64位的簡單記憶體分配圖)

下面是（32位的簡單記憶體分配圖）

好了，這回我們也看到了，在編譯器的分配下，

linux(64位) ：它是跟window底下的說法是一樣的，對於double這個型別，它的初始地址就是僅僅只能在8的倍數的地方，也就是上面我們所說的遵從的是記憶體的自然對齊，所以（char後面是double的話，它會出現7個空閒區）

linux（32位）：它是跟window是不一樣的，但是也很好理解，就是說，它的所有東西都是遵從（基本的4位元組對齊），而32位的編譯器，將其（double）處理成了兩個4位元組，所以才會出現上面的情況，或者說對於double而言編譯器不考慮它的自然對齊,（所以說char後面出現double的話，它會出現3個空閒區）

好了，大傢伙：

現在我們來總結一下：

對於windows，關於結構體也就是說，我們不用考慮什麼偏移量，什麼加什麼啊，那些都太麻煩了，只需要明白記憶體的自然對齊就ok了，（不管什麼32，64位）
然而，對於linux下，對於64位：跟window一樣就ok了，
而linux下，32位：就用簡單的4位元組對齊就0k了，遇到double的話，簡單的將其當作兩個4位元組就ok了。

（ps,哎呀嗎，太累了，畫圖太多了，真心不容易啊，但是麼事，心不累，哈哈！！！）

轉載自這位大俠：http://blog.csdn.net/msdnwolaile/article/details/50158463