如何計(jì)算結(jié)構(gòu)體的大小
出處:javezh 發(fā)布于:2009-06-04 17:09:05
作者:曾宏安,華清遠(yuǎn)見(jiàn)嵌入式學(xué)院講師。
運(yùn)算符sizeof可以計(jì)算出給定類型的大小,對(duì)于32位系統(tǒng)來(lái)說(shuō),sizeof(char) = 1; sizeof(int) = 4?;緮?shù)據(jù)類型的大小很好計(jì)算,我們來(lái)看一下如何計(jì)算構(gòu)造數(shù)據(jù)類型的大小。
C語(yǔ)言中的構(gòu)造數(shù)據(jù)類型有三種:數(shù)組、結(jié)構(gòu)體和共用體。
數(shù)組是相同類型的元素的集合,只要會(huì)計(jì)算單個(gè)元素的大小,整個(gè)數(shù)組所占空間等于基礎(chǔ)元素大小乘上元素的個(gè)數(shù)。
結(jié)構(gòu)體中的成員可以是不同的數(shù)據(jù)類型,成員按照定義時(shí)的順序依次存儲(chǔ)在連續(xù)的內(nèi)存空間。和數(shù)組不一樣的是,結(jié)構(gòu)體的大小不是所有成員大小簡(jiǎn)單的相加,需要考慮到系統(tǒng)在存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)體變量時(shí)的地址對(duì)齊問(wèn)題??聪旅孢@樣的一個(gè)結(jié)構(gòu)體:
struct stu1
{
int i;
char c;
int j;
};
先介紹一個(gè)相關(guān)的概念——偏移量。偏移量指的是結(jié)構(gòu)體變量中成員的地址和結(jié)構(gòu)體變量地址的差。結(jié)構(gòu)體大小等于一個(gè)成員的偏移量加上一個(gè)成員的大小。顯然,結(jié)構(gòu)體變量中個(gè)成員的地址就是結(jié)構(gòu)體變量的首地址。因此,個(gè)成員i的偏移量為0。第二個(gè)成員c的偏移量是個(gè)成員的偏移量加上個(gè)成員的大小(0+4),其值為4;第三個(gè)成員j的偏移量是第二個(gè)成員的偏移量加上第二個(gè)成員的大?。?+1),其值為5。
實(shí)際上,由于存儲(chǔ)變量時(shí)地址對(duì)齊的要求,編譯器在編譯程序時(shí)會(huì)遵循兩條原則:一、結(jié)構(gòu)體變量中成員的偏移量必須是成員大小的整數(shù)倍(0被認(rèn)為是任何數(shù)的整數(shù)倍) 二、結(jié)構(gòu)體大小必須是所有成員大小的整數(shù)倍。
對(duì)照條,上面的例子中前兩個(gè)成員的偏移量都滿足要求,但第三個(gè)成員的偏移量為5,并不是自身(int)大小的整數(shù)倍。編譯器在處理時(shí)會(huì)在第二個(gè)成員后面補(bǔ)上3個(gè)空字節(jié),使得第三個(gè)成員的偏移量變成8。
對(duì)照第二條,結(jié)構(gòu)體大小等于一個(gè)成員的偏移量加上其大小,上面的例子中計(jì)算出來(lái)的大小為12,滿足要求。
再看一個(gè)滿足條,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(diào)整。但計(jì)算出來(lái)的大小為6,顯然不是成員k大小的整數(shù)倍。因此,編譯器會(huì)在成員t后面補(bǔ)上2個(gè)字節(jié),使得結(jié)構(gòu)體的大小變成8從而滿足第二個(gè)要求。由此可見(jiàn),大家在定義結(jié)構(gòu)體類型時(shí)需要考慮到字節(jié)對(duì)齊的情況,不同的順序會(huì)影響到結(jié)構(gòu)體的大小。對(duì)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)體中的成員又是另外一種結(jié)構(gòu)體類型時(shí)應(yīng)該怎么計(jì)算呢?只需把其展開(kāi)即可。但有一點(diǎn)需要注意,展開(kāi)后的結(jié)構(gòu)體的個(gè)成員的偏移量應(yīng)當(dāng)是被展開(kāi)的結(jié)構(gòu)體中的成員的整數(shù)倍??聪旅娴睦樱?/FONT>
struct stu5
{
short i;
struct
{
char c;
int j;
} ss;
int k;
}
結(jié)構(gòu)體stu5的成員ss.c的偏移量應(yīng)該是4,而不是2。整個(gè)結(jié)構(gòu)體大小應(yīng)該是16。
如何給結(jié)構(gòu)體變量分配空間由編譯器決定,以上情況針對(duì)的是Linux下的GCC。其他平臺(tái)的C編譯器可能會(huì)有不同的處理。
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