在C语言中， sizeof 是一个非常实用的操作符，用于计算数据类型或变量在内存中所占的字节数。当涉及到计算结构体（ struct ）大小时，情况会变得稍微复杂一些，因为这里存在内存对齐的概念。本文将深入探讨使用 sizeof 求 struct 大小的注意事项。

 

内存对齐原则

 

数据成员对齐规则：结构体的每个数据成员都有自己的对齐要求。例如， char 类型通常占用1个字节，其对齐要求是1字节； int 类型通常占用4个字节，其对齐要求是4字节（在32位系统下）。编译器会在数据成员之间插入填充字节（padding），以确保每个数据成员都位于其对齐边界上。

 

结构体整体对齐规则：结构体本身也有一个对齐要求，通常是其最大数据成员对齐要求的倍数。例如，如果一个结构体中最大的数据成员是 double （8字节对齐），那么整个结构体的对齐要求就是8字节。

 

示例分析

 

 

示例1分析

-  char a ：占用1字节，在内存中的起始地址是0。

 

-  int b ：对齐要求是4字节，因此编译器会在 a 后面填充3个字节，使 b 的起始地址为4（4是4的倍数）， b 占用4字节（地址4 - 7）。

 

-  char c ：占用1字节，在地址8处存储。

 

- 结构体整体对齐要求是4字节（因为 int 的对齐要求是4字节），所以结构体总大小为12字节（1 + 3 + 4 + 1 + 3），最后的3个字节是填充字节，以确保结构体整体大小是4的倍数。

 

示例2分析

-  char a ：占用1字节，起始地址0。

 

-  char c ：占用1字节，起始地址1。

 

-  int b ：对齐要求4字节，因此在 c 后面填充2个字节，使 b 起始地址为4（4是4的倍数）， b 占用4字节（地址4 - 7）。

 

- 结构体整体对齐要求是4字节，总大小为8字节（1 + 1 + 2 + 4）。

 

影响内存对齐的因素

 

编译器：不同的编译器可能有不同的默认对齐规则。例如，GCC和Visual C++的默认对齐方式可能略有不同。可以通过编译器特定的指令来改变对齐方式，如在GCC中可以使用 #pragma pack(n) 来指定对齐字节数 n 。

 

平台：不同的硬件平台对数据对齐有不同的要求。有些平台可能要求所有数据成员都对齐到特定的边界，否则会导致性能下降甚至硬件错误。

 

注意事项总结

结构体成员顺序影响大小：在定义结构体时，合理安排成员顺序可以减少内存占用。将占用字节数小的数据成员放在一起，占用字节数大的数据成员放在一起，有助于减少填充字节。

 

了解编译器和平台特性：编写跨平台代码时，要充分考虑不同编译器和平台的对齐规则差异，避免因内存对齐问题导致代码在不同环境下表现不一致。

 

避免不必要的填充：如果对内存使用非常敏感，可以通过调整结构体定义或使用编译器指令来减少填充字节，提高内存利用率。

 

在C语言中使用 sizeof 计算结构体大小时，内存对齐是一个关键因素。深入理解内存对齐的规则和影响因素，能够帮助我们编写出更高效、更健壮的代码。