5.1.5　结构体变量的sizeof

一般来说，结构体变量占据的内存大小是所有成员变量占据内存大小之和，但有些例外需要特别注意，先看一个结构体。

由于char偏移量必须为1的倍数，int型必须为4的倍数，float偏移量必须为4，double偏移量必须为8，short偏移量必须为2。从字面上来看，sizeof（ExS1）的结果似乎应该是1+2+4=7，但实际上，返回结果为8，这涉及字节对齐机制。

字节对齐的细节和编译器实现相关，一般而言有以下3个准则。

（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）。

字节对齐有助于加快计算机的取数速度，节省指令周期。对示例结构ExS1来说，根据准则（2），每个数据成员相对于首地址的偏移量是成员大小的整数倍，需要在char型成员c1和short型成员s1之间加入一个空字节，所以整个结构的长度变为8。

变化一下ExS1定义的顺序，会有以下结果。

sizeof（ExS1）的结果变为12，只是交换了下数据顺序，为什么类结构变量的大小又扩大了呢？这还是由上述3个准则决定的，根据准则（2），需要在s1和i1之间加入两个空字节，根据准则（3），需要在c1后加入3个空字节，最后，类变量的大小如下所示。

说明

成员变量的定义顺序也会影响结构体变量占据的内存大小。

注意

3个字节对齐准则中反复提到了“基本数据类型”的概念，所谓基本类型是指像char、short、int、float及double这样的内置数据类型。数据宽度是指其sizeof的大小。一方面，由于结构体可以嵌套，其成员可以是复合类型，比如另外一个结构体即后面要介绍的共用体及类对象，在寻找最宽基本类型成员时，不是把复合成员看成是一个整体，而是考虑复合类型成员的子成员，另一方面，类内复合成员的内存分配仍要遵守3个准则。来看以下示例。

前面的分析已经指出，A的大小为8，在考虑B的最宽简单类型成员时，要将类型为A的复合成员B_a“打散”，所以结构B的最宽简单类型为int，大小为4个字节。根据准则（3）可知，sizeof（B）的值也应该被4整除。准则（2）应解释为“复合成员相对于结构体首地址的偏移量（offset）都是复合成员中最宽简单类型成员大小的整数倍，”，因此，B_a的偏移量应为4的倍数，B_c1和B_a之间插入3个空字节，加上B_c2共计13个字节，13是不能被4整除的，末尾还得补上3个填充字节，最后得到sizeof（B）的值为16。

注意

C++结构除了成员变量外，还可以有成员函数，关于这方面的内容将在第8章中进行介绍。