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【武汉华嵌】结构体的sizeof问题

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一粒金砂(中级)

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发表于 2012-12-12 15:46:01 | 显示全部楼层 |阅读模式
作者:武汉华嵌技术部
        引言:在很多项目开发过程以及诸多名企入职笔试题里面都有对结构体求sizeof的问题,武汉华嵌结合教学和研发实践,总结了一下几点,希望可以为大家提供有效参考。

  • sizeof有三种语法形式,如下:
ⅰ、sizeof(object_name);    //sizeof(对象);
ⅱ、sizeof(type_name);  //sizeof(类型);
ⅲ、sizeof object_name; //sizeof 对象;
注意:sizeof是一个运算符,在C语言中是一个关键字,并不是函数,要和strlen区分开来。sizeof是求取所占的存储空间的所有字节数。
  • sizeof与结构体的使用,先来看下面的例子:
typedef struct
{
    int a;
    char b;
}A_t;
typedef struct
{
    int a;
    char b;
    char c;
}B_t;
typedef struct
{
    char a;
    int b;
    char c;
}C_t;
int main(int argc, char *argv[])
{
    char *a=0;
    printf(“%d\n”, sizeof(a));     //输出结果:4
    printf(“%d\n”, sizeof(*a));    //输出结果:1
    printf(“%d\n”, sizeof(A_t));   //输出结果:8
    printf(“%d\n”, sizeof(B_t));   //输出结果:8
    printf(“%d\n”, sizeof(C_t));   //输出结果:12
   return 0;
}
为什么会有如上的结果呢?这和字节对齐有关,当然还和硬件平台有关,也和编译器有关。就一般情况而言,主要有以下三个原则:
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)。
在字节对齐的时候有的时候是需要字节填充的,那这是为什么呢?大家不防想一想,在C语言中基本的数据类型都有一定的存储大小,那么来看一下下面的这个例子:
struct stu{
    char a;
    int b;
};
假设int类型占有4个字节的大小,则sizeof(struct stu)的大小就为8,根据上面的三条分析和基本类型的存储宽度可知,在成员a的后面会补上三个字节,然后才存放成员b,即总共占了8个字节。
  • sizeof和含有位域的结构体的使用:
位域成员不能单独被取sizeof值,我们这里要讨论的是含有位域的结构体的sizeof,只是考虑到其特殊性而将其专门列了出来。
C99规定int、unsigned   int和bool可以作为位域类型,但编译器几乎都对此作了扩展,
允许其它类型类型的存在。
使用位域的主要目的是压缩存储,其大致规则为:
1)   如果相邻位域字段的类型相同,且其位宽之和小于类型的sizeof大小,则后面的字
段将紧邻前一个字段存储,直到不能容纳为止;
2)   如果相邻位域字段的类型相同,但其位宽之和大于类型的sizeof大小,则后面的字
段将从新的存储单元开始,其偏移量为其类型大小的整数倍;
3)   如果相邻的位域字段的类型不同,则各编译器的具体实现有差异,VC6采取不压缩方式,Dev-C++采取压缩方式;
4)   如果位域字段之间穿插着非位域字段,则不进行压缩;
5)   整个结构体的总大小为最宽基本类型成员大小的整数倍。
让我们来看如下的例子:
struct stu{
    char   a:3;
    char   b:4;
    char   c:5;
};
则sizeof(struct stu)的大小在gcc上面得到的结果为2,在visual c上得到的结果也为2。根据以上五条,还有前面讲的对齐,可以得出结果为2个字节。我们再来看下如下的例子:
struct stu{
    char   a:3;
    int    b:4;
    char   c:5;
};
则sizeof(struct stu)的大小在gcc上面得到的结果为4,在visual c上得到的结果为12。根据以上五条,还有前面讲的对齐,可以推出这样的结果,请着重看下第三条,就可以知道visual c和gcc分别得到不同结果的原因了。

(本文为武汉华嵌嵌入式培训所创,转载请注明来源)
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