编程宝库 - 技术改变世界

编程宝库

Search

C语言编程技术

C/C++ 内存管理示例详解

C语言杨氏矩阵与杨辉三角的实现方法

C++如何计算结构体与对象的大小

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;
}