结构体的大小是多少

任意给定一个结构体，它的大小是多少？
结构体的大小，由两部分组成：成员的大小 + 成员之间的空隙
字节对齐决定了结构体成员之间的空隙大小

字节对齐

结构体字节对齐有2个规则：

  1. 成员的偏移是成员大小的整数倍，这个规则会在成员之间插入空隙
  2. 结构体的总大小是最大成员大小的整数倍，这个规则会在结构体末尾插入空隙。此时，对齐系数就是最大成员的大小。

解释：第二条规则主要用于结构体组成数组的情况，数组的成员之间就不用再插入空隙了

注：

  • 如果结构体成员里有数组，在对齐时当成多个成员来对待
  • 如果制定了对齐系数：#pragma pack(n)，其中 n = 1, 2, 4, 8, 16
    • 成员的偏移：取成员大小和 n 中较小的那个数，成员偏移是其整数倍
    • 结构体的总大小：取最大成员大小和 n 中较小的那个数，结构体的大小是其整数倍。此时，对齐系数就是两者中的较小值。

如图所示：
字节对齐.png

如果结构体里面有结构体，那么视内部结构体的对齐系数是其最大元素的对齐系数。
字节对齐-嵌套结构体.png

如果需要跨进程传递结构体，需要保证 pack(1) 和 pack(4) 得到的成员偏移是相同的；如果含有 64 位成员，需要保证 pack(1) 和 pack(8) 成员偏移是一样的。

上述条件可以通过将成员按从大到小的顺序排列达成。这种排列方式，成员之间一定不会出现空隙。（如果成员里面有结构体，需要谨慎考虑）

结构体的起始地址是多少

结构体的起始地址，也存在对齐：

  • 如果没有设置 #pragma pack(n)，就取结构体中最大的成员长度作为对齐系数，结构体首地址是其整数倍
  • 如果设置了 #pragma pack(n)，就取最大成员长度和 n 中较小的数作为对齐系数

对齐规则，对一般数据也起作用
如图所示：（在 fedora-x86_64-gcc 环境下得到的结果）
字节对齐-数据首地址.png

常见类型大小

  1. # 整形
  2. short         # 2
  3. int           # 4
  4. long          # 不确定的
  5. long long     # 8
  7. # 字符
  8. char          # 1
  10. # 浮点
  11. float         # 4
  12. double        # 8
  14. # 指针大小
  15. void*         # 32位是4，64位是8

有符号与无符号：

  1. char          # 不能确定是有符号还是无符号的
  2. short         # signed
  3. int           # signed  
  4. long          # signed 
  5. long long     # signed