結(jié)構(gòu)大小

我們先隨便給出一個(gè)結(jié)構(gòu)體，為了計(jì)算他的大小，我給出完整的打印方案：

typedef struct num
{
	char c;
	int n;
	char cc;
}num;

int main()
{
	printf("%d\n", sizeof(num));
	return 0;
}

好了，按道理來(lái)說(shuō)我計(jì)算一個(gè)結(jié)構(gòu)體大小就看他的各個(gè)成員需要消耗多大的空間， num 結(jié)構(gòu)體中三個(gè)成員分別是 char ，int ，char 類型，對(duì)應(yīng) 1 ， 4， 1 字節(jié)大小，這么說(shuō)來(lái)只需要 6 字節(jié)空間就ok了；但是——我們看看打印結(jié)果：

你說(shuō)整點(diǎn)小誤差就算了，好家伙直接歪了兩倍出來(lái)，why？要解釋這個(gè)問(wèn)題這就需要引入 offsetof

offsetof

嘛是 offsetof，本質(zhì)上他是個(gè)宏，C 語(yǔ)言庫(kù)宏 offsetof 會(huì)生成一個(gè)類型為 size_t 的整型常量（size_t是標(biāo)準(zhǔn)C庫(kù)中定義的，在64位系統(tǒng)中為long long unsigned int），它是一個(gè)結(jié)構(gòu)成員相對(duì)于結(jié)構(gòu)開(kāi)頭的字節(jié)偏移量。聲明為：

offsetof(type, member-designator)

其中結(jié)構(gòu)體成員是由 member-designator 給定的，結(jié)構(gòu)體的名稱是在 type 中給定的，需要<stddef.h>頭文件支持。

我們就來(lái)康康各個(gè)成員的偏移量究竟是多少

#include<stddef.h>
int main()
{
	printf("%d\n", offsetof(num,c));
	printf("%d\n", offsetof(num, n));
	printf("%d\n", offsetof(num, cc));
	return 0;
}

結(jié)果如下：

我們可以清楚的看到剛剛的 12 的組成是怎么來(lái)的了，我們知道偏移量單位是字節(jié)，我們的 0，4，8 三個(gè)偏移量單位也就是字節(jié)，num 在內(nèi)存中開(kāi)始存儲(chǔ)的位置相對(duì)于第一個(gè)成員進(jìn)去的位置偏移量為0，也就是在同一個(gè)位置，第一個(gè)字節(jié)偏移量為 0，第二個(gè)字節(jié)偏移量為 1，第三個(gè)字節(jié)偏移量為2，以此類推。

我們搞個(gè)圖來(lái)具象一下這個(gè)過(guò)程（手殘ppt）

c，cc 是一個(gè)字節(jié)的 char 類型，n 是四字節(jié)的 int 類型，所以實(shí)際上我們利用的空間就只有上面的有顏色部分。

那么新的問(wèn)題又來(lái)了，為什么會(huì)有空白部分（偏移量為1,2,3和未畫出的12）？空白部分又干什么去了？ 那我們就要明白結(jié)構(gòu)體的對(duì)齊規(guī)則。

結(jié)構(gòu)體對(duì)齊規(guī)則

1. 結(jié)構(gòu)體第一個(gè)成員存在于結(jié)構(gòu)體偏移量為 0 的地址處，也就是同起點(diǎn)開(kāi)始。
2.其他成員變量要對(duì)齊到某個(gè)數(shù)字（對(duì)齊數(shù)）整數(shù)倍的地址處。地址數(shù)等于編譯器默認(rèn)的一個(gè)對(duì)齊數(shù)與該成員大小的較小值（我所使用的編譯器是 vs 2019，vs中默認(rèn)的值為 8，但 Linux環(huán)境無(wú)默認(rèn)對(duì)齊數(shù)，對(duì)齊數(shù)就是成員自身大小）
3. 結(jié)構(gòu)體總大小是最大對(duì)齊數(shù)的整數(shù)倍
4. 如果嵌套了結(jié)構(gòu)體的情況，嵌套的結(jié)構(gòu)體對(duì)齊到自己的最大對(duì)齊數(shù)的整數(shù)倍處，結(jié)構(gòu)體的整體大小就是所有最大對(duì)齊數(shù)的整數(shù)倍。

解釋：

第一條很好理解吧，我們第二條就拿成員 n 來(lái)說(shuō)，n 的大小為 4編譯器默認(rèn)對(duì)齊數(shù)為 8，取 4,8 中的較小值 4 作為對(duì)齊數(shù)。

第三條的最大對(duì)齊數(shù)如何理解呢？其實(shí)就是所有成員中對(duì)齊數(shù)最大的那個(gè)，三個(gè)成員對(duì)齊數(shù)分別是 1，4，1 ，取最大值就是 4，要是 4 的整數(shù)倍才行，我們剛好取完最后一個(gè)成員 cc 對(duì)齊數(shù)是8，整個(gè)空間 0-8 大小就是 9，9不是4 的倍數(shù)我們?nèi)拥簦缓罄^續(xù)浪費(fèi)掉三個(gè)空間直到來(lái)到我們的 12，滿足條件跳出。

舉個(gè)栗子：

struct num2
{
double d;
char c;
int n;
};

我們按照規(guī)則畫出他的內(nèi)存分布：

因?yàn)?double 類型是 8 個(gè)字節(jié)，作為最大的成員，對(duì)齊數(shù)就是 8，從 0-15 大小為 16，16 是 8 的整數(shù)倍，因此結(jié)構(gòu)體大小就是 16。嵌套情況不贅述，和一般情況同理。

存在原因

==So，為什么結(jié)構(gòu)體會(huì)存在這種對(duì)齊機(jī)制呢 ？==兩個(gè)方面：

從移植性的角度：平臺(tái)不一樣功能不一樣，非所以硬件平臺(tái)都可以訪問(wèn)任意地址上的任意數(shù)據(jù)，某些硬件平臺(tái)只能在特定地址上取得特定的數(shù)據(jù)類型，否則就會(huì)硬件異常

從性能的角度：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)尤其是棧這種，應(yīng)該盡可能的從自然邊界上對(duì)齊，原因就是為了訪問(wèn)內(nèi)存，處理器需要對(duì)散序的空間作兩次內(nèi)存訪問(wèn)；而對(duì)齊的內(nèi)存僅僅需要一次，也就是我們常用的手法：用空間換時(shí)間

如果說(shuō)在結(jié)構(gòu)對(duì)齊方式不合適的時(shí)候，我們能自己更改默認(rèn)對(duì)齊數(shù)來(lái)提高性能嗎？ 當(dāng)然可以！

#pragma pack(num) 
{
……
return 0;
}
#pragma pack()

這個(gè)宏可以取消默認(rèn)對(duì)齊數(shù)，括號(hào)里 num 設(shè)置成自己滿意的對(duì)齊數(shù)，最后再用這個(gè)宏取消自己的設(shè)置即可。

今天就到這里吧，摸了家人們。

總結(jié)

到此這篇關(guān)于C語(yǔ)言中自定義類型詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C語(yǔ)言自定義類型內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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