如何计算结构体的大小
其实计算一个结构的大小的方法并不难,简单来说就是把结构体内的所有成员的大小相加就可以。但是,需要内存对齐那么究竟什么是内存对齐,又为什么要进行类型对齐呢?
结构体的内存对齐
结构体内存对齐主要有两个步骤:
1.结构体各成员对齐.
2.结构体总体对齐
结构体内存对齐规则:
1.结构体的第一个成员在存放在结构体偏移量为0的位置
2.其他成员变量要对齐到某个数字(对齐数)的整数倍的地址处。.
对齐数 = 编译器默认的一个对齐数与该成员大小的较小值。 /* **VS中默认的值为8 **Linux中的默认值为4 */
3.结构体总大小为最大对齐数(每个成员变量都有一个对齐数)的整数倍。
4.如果嵌套了结构体的情况,嵌套的结构体对齐到自己的最大对齐数的整数倍处,结构体的整体大小就是所有最大对齐数(含嵌套结构体的对齐数)的整数倍。
说了这么多,我们直接在VS环境下举几个例子给大家说明一下:
例1:
struct S1 { char c1; int i; char c2; };
(1)计算这个结构体的大小的时候,首先看c1的大小是1(char类型),也即是说在结构体中c1存放的位置是结构体偏移量是0的位置
(2)接下来看i占4个字节,根据结构体对齐规则可知,c的有效对齐值为4(4 < 8)对齐到4的整数倍地址,即地址偏移量为4处.(40的位置存放了c1,所以只能从41的位置开始存放)
(3)同(2)得出c2的存储位置是8
(4)此时内存中共有9个字节,进行结构体整体对齐,最大对齐数是4,即要求是4的整数倍,也就是12
例2:
struct S1 { char c1; int i; char c2; }; struct S2 { char a1; struct S1 s1; int i; };
上面我们知道S1的大小是12,现在我们计算一下S2的大小:
(1)a1占一个字节,放在结构体变量偏移量为0 的地址处.
(2) s1占12个字节,对齐数位4(嵌套的结构体对齐到自己的最大对齐数的整数倍处,S1的最大对齐数是4),40处存放了a1,所以只能从41处开始存放
(3)i占了4字节,对齐数为4,s1一直存放到了15的位置,所以i只能从4*5 = 20的位置开始存储
(4)现在内存中共有20个字节,成员中最大对齐数是4,整体对齐时为4的倍数,所以结果是20
注意:默认对齐参数是可以用#pragma pack()设置的,例如下面的这个例子
#include <stdio.h> #include <Windows.h> #pragma pack(8)//设置默认对齐数为8 struct S1 { char c1; int i; char c2; }; #pragma pack()//取消设置的默认对齐数,还原为默认 #pragma pack(1)//设置默认对齐数为1 struct S2 { char c1; int i; char c2; }; #pragma pack()//取消设置的默认对齐数,还原为默认 int main() { //输出的结果是什么? printf("%d\n", sizeof(struct S1)); printf("%d\n", sizeof(struct S2)); system("pause"); return 0; }
为什么存在内存对齐
1.平台原因(移植原因): 不是所有的硬件平台都能访问任意地址上的任意数据的;某些硬件平台只能在某些地址处取某些特定类型的数据,否则抛出硬件异常。
2. 性能原因: 数据结构(尤其是栈)应该尽可能地在自然边界上对齐。 原因在于,为了访问未对齐的内存,处理器
需要作两次内存访问;而对齐的内存访问仅需要一次访问
如何计算一个对象的大小
其实在C++中,结构体和类可以认为是相同的,只是默认的访问权限不同(struct默认是public,class默认是private ),从这方面来看的话,其实计算一个类/对象的大小的方法和计算结构体的大小的方法是一样的。
我们来验证一下:
#include <iostream> using namespace std; struct A { int a; char b; char c; }; class B { int a; char b; char c; }; int main() { cout << sizeof(A) << endl; cout << sizeof(B) << endl; system("pause"); return 0; }
可以看到,我们对结构体A和类B计算大小是一样的。