为什么sizeof运算符返回的结构大小大于结构成员的总大小?


当前回答

除了其他答案,结构可以(但通常不)具有虚拟函数,在这种情况下,结构的大小还将包括vtbl的空间。

其他回答

这是因为添加了填充以满足对齐约束。数据结构对齐会影响程序的性能和正确性:

未对齐的访问可能是一个硬错误(通常是SIGBUS)。未对齐的访问可能是软错误。要么在硬件中进行了纠正,以适度降低性能。或通过软件仿真进行纠正,以严重降低性能。此外,原子性和其他并发性保证可能会被破坏,从而导致微妙的错误。

下面是一个使用x86处理器典型设置的示例(均使用32位和64位模式):

struct X
{
    short s; /* 2 bytes */
             /* 2 padding bytes */
    int   i; /* 4 bytes */
    char  c; /* 1 byte */
             /* 3 padding bytes */
};

struct Y
{
    int   i; /* 4 bytes */
    char  c; /* 1 byte */
             /* 1 padding byte */
    short s; /* 2 bytes */
};

struct Z
{
    int   i; /* 4 bytes */
    short s; /* 2 bytes */
    char  c; /* 1 byte */
             /* 1 padding byte */
};

const int sizeX = sizeof(struct X); /* = 12 */
const int sizeY = sizeof(struct Y); /* = 8 */
const int sizeZ = sizeof(struct Z); /* = 8 */

可以通过对齐对成员进行排序来最小化结构的大小(按大小排序足以满足基本类型的排序)(如上面示例中的结构Z)。

重要提示:C和C++标准都规定结构对齐是由实现定义的。因此,每个编译器可能会选择不同的数据对齐方式,从而导致不同且不兼容的数据布局。因此,在处理不同编译器将使用的库时,了解编译器如何对齐数据很重要。某些编译器具有命令行设置和/或特殊的#pragma语句来更改结构对齐设置。

除了其他答案,结构可以(但通常不)具有虚拟函数,在这种情况下,结构的大小还将包括vtbl的空间。

C语言为编译器提供了一些关于内存中结构元素位置的自由:

内存孔可能出现在任意两个组件之间以及最后一个组件之后。这是由于目标计算机上的某些类型的对象可能受到寻址边界的限制sizeof运算符的结果中包含“内存孔”大小。sizeof仅不包括灵活数组的大小,灵活数组在C/C中可用++该语言的一些实现允许您通过pragma和编译器选项控制结构的内存布局

C语言为程序员提供了结构中元素布局的一些保证:

编译器需要分配一系列增加内存地址的组件第一个组件的地址与结构的起始地址一致未命名的位字段可以包括在结构中,以实现相邻元素的所需地址对齐

与元素对齐相关的问题:

不同的计算机以不同的方式排列对象的边缘位字段宽度的不同限制计算机在如何存储一个字中的字节方面存在差异(Intel 80x86和Motorola 68000)

对齐方式:

结构所占据的体积被计算为这样的结构阵列中对齐的单个元素的大小。结构应以便下一个后续结构的第一个元素不违反对齐要求

p.s更多详细信息可在此处获得:“塞缪尔·p·哈比森,盖伊·L·斯蒂尔C A参考,(5.6.2-5.6.7)”

如果隐式或显式设置了结构的对齐方式,则可以这样做。对齐为4的结构将始终是4字节的倍数,即使其成员的大小不是4字节的倍。

此外,一个库可以在x86下用32位int编译,并且您可以在64位进程上比较它的组件。如果您手动执行此操作,则会得到不同的结果。

打包和字节对齐,如C常见问题解答中所述:

这是为了对齐。许多处理器无法访问2字节和4字节数量(例如整数和长整数),如果它们被塞进每个方向。假设您有这样的结构:结构{字符a[3];短整数b;长整型c;字符d[3];};现在,你可能认为应该可以打包这个结构如下:+-------+-------+-------+-------+|a | b|+-------+-------+-------+-------+|b | c|+-------+-------+-------+-------+|c | d(c | d)|+-------+-------+-------+-------+但如果编译器安排,则处理器上的操作要简单得多它是这样的:+-------+-------+-------+|一个|+-------+-------+-------+|b级|+-------+-------+-------+-------+|c类|+-------+-------+-------+-------+|d)|+-------+-------+-------+在打包版本中,请注意,对于你和我想看看b和c字段是如何换行的?简而言之处理器也很难。因此,大多数编译器都会填充结构(好像有额外的、不可见的字段)如下:+-------+-------+-------+-------+|a |焊盘1|+-------+-------+-------+-------+|b |焊盘2|+-------+-------+-------+-------+|c类|+-------+-------+-------+-------+|d|焊盘3|+-------+-------+-------+-------+