【武汉华嵌】结构体的sizeof问题

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作者：武汉华嵌技术部

        引言：在很多项目开发过程以及诸多名企入职笔试题里面都有对结构体求sizeof的问题，武汉华嵌结合教学和研发实践，总结了一下几点，希望可以为大家提供有效参考。



sizeof有三种语法形式，如下：
ⅰ、sizeof(object_name);    //sizeof(对象);

ⅱ、sizeof(type_name);  //sizeof(类型);

ⅲ、sizeof object_name; //sizeof 对象;


注意：sizeof是一个运算符，在C语言中是一个关键字，并不是函数，要和strlen区分开来。sizeof是求取所占的存储空间的所有字节数。

sizeof与结构体的使用，先来看下面的例子：
typedef struct
{
    int a;
    char b;
}A_t;
typedef struct
{
    int a;
    char b;
    char c;
}B_t;
typedef struct
{
    char a;
    int b;
    char c;
}C_t;
int main(int argc, char *argv[])
{
    char *a=0;
    printf(“%d\n”, sizeof(a));     //输出结果：4
    printf(“%d\n”, sizeof(*a));    //输出结果：1
    printf(“%d\n”, sizeof(A_t));   //输出结果：8
    printf(“%d\n”, sizeof(B_t));   //输出结果：8
    printf(“%d\n”, sizeof(C_t));   //输出结果：12

   return 0;
}


为什么会有如上的结果呢？这和字节对齐有关，当然还和硬件平台有关，也和编译器有关。就一般情况而言，主要有以下三个原则：

1) 结构体变量的首地址能够被其最宽基本类型成员的大小所整除；
2) 结构体每个成员相对于结构体首地址的偏移量（offset）都是成员大小的整数倍，
   如有需要编译器会在成员之间加上填充字节（internal adding）；
3) 结构体的总大小为结构体最宽基本类型成员大小的整数倍，如有需要编译器会在最
   末一个成员之后加上填充字节（trailing padding）。

在字节对齐的时候有的时候是需要字节填充的，那这是为什么呢？大家不防想一想，在C语言中基本的数据类型都有一定的存储大小，那么来看一下下面的这个例子：

struct stu{
    char a;
    int b;
};
假设int类型占有4个字节的大小，则sizeof(struct stu)的大小就为8，根据上面的三条分析和基本类型的存储宽度可知，在成员a的后面会补上三个字节，然后才存放成员b，即总共占了8个字节。

sizeof和含有位域的结构体的使用：
位域成员不能单独被取sizeof值，我们这里要讨论的是含有位域的结构体的sizeof，只是考虑到其特殊性而将其专门列了出来。
C99规定int、unsigned   int和bool可以作为位域类型，但编译器几乎都对此作了扩展，
允许其它类型类型的存在。
使用位域的主要目的是压缩存储，其大致规则为：
1)   如果相邻位域字段的类型相同，且其位宽之和小于类型的sizeof大小，则后面的字
段将紧邻前一个字段存储，直到不能容纳为止；
2)   如果相邻位域字段的类型相同，但其位宽之和大于类型的sizeof大小，则后面的字
段将从新的存储单元开始，其偏移量为其类型大小的整数倍；
3)   如果相邻的位域字段的类型不同，则各编译器的具体实现有差异，VC6采取不压缩方式，Dev-C++采取压缩方式；
4)   如果位域字段之间穿插着非位域字段，则不进行压缩；
5)   整个结构体的总大小为最宽基本类型成员大小的整数倍。

让我们来看如下的例子：
struct stu{
    char   a:3;
    char   b:4;
    char   c:5;
};

则sizeof(struct stu)的大小在gcc上面得到的结果为2，在visual c上得到的结果也为2。根据以上五条，还有前面讲的对齐，可以得出结果为2个字节。我们再来看下如下的例子：

struct stu{
    char   a:3;
    int    b:4;
    char   c:5;
};
则sizeof(struct stu)的大小在gcc上面得到的结果为4，在visual c上得到的结果为12。根据以上五条，还有前面讲的对齐，可以推出这样的结果，请着重看下第三条，就可以知道visual c和gcc分别得到不同结果的原因了。



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