如何計算結構體的大小——摘自華清遠見嵌入式園地

 

  如何計算結構體的大小

        作者：曾巨集安，華清遠見嵌入式學院高階講師。

        運算子sizeof可以計算出給定型別的大小，對於32位系統來說，sizeof(char) = 1; sizeof(int) = 4。基本數

據型別的大小很好計算，我們來看一下如何計算構造資料型別的大小。C語言中的構造資料型別有三種：數

組、結構體和共用體。陣列是相同型別的元素的集合，只要會計算單個元素的大小，整個陣列所佔空間等於

基礎元素大小乘上元素的個數。

        結構體中的成員可以是不同的資料型別，成員按照定義時的順序依次儲存在連續的記憶體空間。和陣列不

一樣的是，結構體的大小不是所有成員大小簡單的相加，需要考慮到系統在儲存結構體變數時的地址對齊問

題。看下面這樣的一個結構體：

struct stu1
         {
               int i;
               char c;
               int j;
         }；

        先介紹一個相關的概念——偏移量。偏移量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

構體大小等於最後一個成員的偏移量加上最後一個成員的大小。顯然，結構體變數中第一個成員的地址就是

結構體變數的首地址。因此，第一個成員i的偏移量為0。第二個成員c的偏移量是第一個成員的偏移量加上第

一個成員的大小（0+4）,其值為4；第三個成員j的偏移量是第二個成員的偏移量加上第二個成員的大小

（4+1）,其值為5。

        實際上，由於儲存變數時地址對齊的要求，編譯器在編譯程式時會遵循兩條原則：一、結構體變數中成

員的偏移量必須是成員大小的整數倍（0被認為是任何數的整數倍） 二、結構體大小必須是所有成員大小的

整數倍。

        對照第一條，上面的例子中前兩個成員的偏移量都滿足要求，但第三個成員的偏移量為5，並不是自身

(int)大的整數倍。編譯器在處理時會在第二個成員後面補上3個空位元組，使得第三個成員的偏移量變成8。

        對照第二條，結構體大小等於最後一個成員的偏移量加上其大小，上面的例子中計算出來的大小為12，

滿足要求。

        再看一個滿足第一條，不滿足第二條的情況

struct stu2
         {
               int k;
               short t;
         }；

        成員k的偏移量為0；成員t的偏移量為4，都不需要調整。但計算出來的大小為6，顯然不是成員k大小的

整數倍。因此，編譯器會在成員t後面補上2個位元組，使得結構體的大小變成8從而滿足第二個要求。由此可

見，大家在定義結構體型別時需要考慮到位元組對齊的情況，不同的順序會影響到結構體的大小。對比下面兩

種定義順序

struct stu3
         {
               char c1;
               int i;
               char c2;
         };

struct stu4
         {
               char c1;
               char c2;
               int i;
         };

        雖然結構體stu3和stu4中成員都一樣，但sizeof(struct stu3)的值為12而sizeof(struct stu4)的值為8。

        如果結構體中的成員又是另外一種結構體型別時應該怎麼計算呢？只需把其展開即可。但有一點需要注

意，展開後的結構體的第一個成員的偏移量應當是被展開的結構體中最大的成員的整數倍。看下面的例子：

struct stu5
               {
               short i;
               struct
               {
                  char c;
                  int j;
               } ss;
               int k;
         };

        結構體stu5的成員ss.c的偏移量應該是4，而不是2。整個結構體大小應該是16。

        如何給結構體變數分配空間由編譯器決定，以上情況針對的是Linux下的GCC。其他平臺的C編譯器可能

會有不同的處理。

 

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