結(jié)構(gòu)體的sizeof
先看一個結(jié)構(gòu)體：
struct S1
{
char c;
int i;
};
sizeof(s1)在VC6中按默認設(shè)置得到的結(jié)果為8。
我們先看看sizeof的定義——sizeof的結(jié)果等于對象或者類型所占的內(nèi)存字節(jié)數(shù)，好吧，那就讓我們來看看S1的內(nèi)存分配情況：
S1 s1 = { ‘a(chǎn)‘, 0xFFFFFFFF };
定義上面的變量后，加上斷點，運行程序，觀察s1所在的內(nèi)存，你發(fā)現(xiàn)了什么
以我的VC6.0(sp6)為例，s1的地址為0x0012FF78，其數(shù)據(jù)內(nèi)容如下：
0012FF78: 61 CC CC CC FF FF FF FF
發(fā)現(xiàn)了什么怎么中間夾雜了3個字節(jié)的CC看看MSDN上的說明：
When applied to a structure type or variable, sizeof returns the actual size, which may include padding bytes inserted for alignment.
原來如此，這就是傳說中的字節(jié)對齊??！一個重要的話題出現(xiàn)了。
為什么需要字節(jié)對齊計算機組成原理教導(dǎo)我們這樣有助于加快計算機的取數(shù)速度，否則就得多花指令周期了。為此，編譯器默認會對結(jié)構(gòu)體進行處理（實際上其它地方的數(shù)據(jù)變量也是如此），讓寬度為2的基本數(shù)據(jù)類型（short等）都位于能被2整除的地址上，讓寬度為4的基本數(shù)據(jù)類型（int等）都位于能被4整除的地址上，以此類推。這樣，兩個數(shù)中間就可能需要加入填充字節(jié)，所以整個結(jié)構(gòu)體的sizeof值就增長了。
讓我們交換一下S1中char與int的位置：
struct S2
{
int i;
char c;
};
看看sizeof(S2)的結(jié)果為多少，怎么還是8再看看內(nèi)存，原來成員c后面仍然有3個填充字節(jié)，這又是為什么啊別著急，下面總結(jié)規(guī)律。
字節(jié)對齊的細節(jié)和編譯器實現(xiàn)相關(guān)，但一般而言，滿足三個準則：
1) 結(jié)構(gòu)體變量的首地址能夠被其最寬基本類型成員的大小所整除；
2) 結(jié)構(gòu)體每個成員相對于結(jié)構(gòu)體首地址的偏移量（offset）都是成員大小的整數(shù)倍，如有需要編譯器會在成員之間加上填充字節(jié)（internal adding）；
3) 結(jié)構(gòu)體的總大小為結(jié)構(gòu)體最寬基本類型成員大小的整數(shù)倍，如有需要編譯器會在最末一個成員之后加上填充字節(jié)（trailing padding）。
對于上面的準則，有幾點需要說明：
1) 前面不是說結(jié)構(gòu)體成員的地址是其大小的整數(shù)倍，怎么又說到偏移量了呢因為有了第1點存在，所以我們就可以只考慮成員的偏移量，這樣思考起來簡單。想想為什么。
結(jié)構(gòu)體某個成員相對于結(jié)構(gòu)體首地址的偏移量可以通過宏offsetof()來獲得，這個宏也在stddef.h中定義，如下：
#define offsetof(s,m) (size_t)&(((s *)0)->m)
例如，想要獲得S2中c的偏移量，方法為size_t pos = offsetof(S2, c);// pos等于4
2) 基本類型是指前面提到的像char、short、int、float、double這樣的內(nèi)置數(shù)據(jù)類型，這里所說的“數(shù)據(jù)寬度”就是指其sizeof的大小。由于結(jié)構(gòu)體的成員可以是復(fù)合類型，比如另外一個結(jié)構(gòu)體，所以在尋找最寬基本類型成員時，應(yīng)當包括復(fù)合類型成員的子成員，而不是把復(fù)合成員看成是一個整體。但在確定復(fù)合類型成員的偏移位置時則是將復(fù)合類型作為整體看待。這里敘述起來有點拗口，思考起來也有點撓頭，還是讓我們看看例子吧（具體數(shù)值仍以VC6為例，以后不再說明）：
struct S3
{
char c1;
S1 s;
char c2
};
S1的最寬簡單成員的類型為int，S3在考慮最寬簡單類型成員時是將S1“打散”看的，所以S3的最寬簡單類型為int，這樣，通過S3定義的變量，其存儲空間首地址需要被4整除，整個sizeof(S3)的值也應(yīng)該被4整除。c1的偏移量為0，s的偏移量呢這時s是一個整體，它作為結(jié)構(gòu)體變量也滿足前面三個準則，所以其大小為8，偏移量為4，c1與s之間便需要3個填充字節(jié)，而c2與s之間就不需要了，所以c2的偏移量為12，算上c2的大小為13，13是不能被4整除的，這樣末尾還得補上3個填充字節(jié)。最后得到sizeof(S3)的值為16。
通過上面的敘述，我們可以得到一個公式：
結(jié)構(gòu)體的大小等于最后一個成員的偏移量加上其大小再加上末尾的填充字節(jié)數(shù)目，即：
sizeof( struct ) = offsetof( last item ) + sizeof( last item ) + sizeof( tr
ailing padding )
到這里，朋友們應(yīng)該對結(jié)構(gòu)體的sizeof有了一個全新的認識，但不要高興得太早，有一個影響sizeof的重要參量還未被提及，那便是編譯器的pack指令。它是用來調(diào)整結(jié)構(gòu)體對齊方式的，不同編譯器名稱和用法略有不同，VC6中通過#pragma pack實現(xiàn)，也可以直接修改/Zp編譯開關(guān)。#pragma pack的基本用法為：#pragma pack( n )，n為字節(jié)對齊數(shù)，其取值為1、2、4、8、16，默認是8，如果這個值比結(jié)構(gòu)體成員的sizeof值小，那么該成員的偏移量應(yīng)該以此值為準，即是說，結(jié)構(gòu)體成員的偏移量應(yīng)該取二者的最小值，公式如下：
offsetof( item ) = min( n, sizeof( item ) )
再看示例：
#pragma pack(push) // 將當前pack設(shè)置壓棧保存
#pragma pack(2)// 必須在結(jié)構(gòu)體定義之前使用
struct S1
{
char c;
int i;
};
struct S3
{
char c1;
S1 s;
char c2
};
#pragma pack(pop) // 恢復(fù)先前的pack設(shè)置
計算sizeof(S1)時，min(2, sizeof(i))的值為2，所以i的偏移量為2，加上sizeof(i)等于6，能夠被2整除，所以整個S1的大小為6。同樣，對于sizeof(S3)，s的偏移量為2，c2的偏移量為8，加上sizeof(c2)等于9，不能被2整除，添加一個填充字節(jié)，所以sizeof(S3)等于10。
現(xiàn)在，朋友們可以輕松的出一口氣了，:)
還有一點要注意，“空結(jié)構(gòu)體”（不含數(shù)據(jù)成員）的大小不為0，而是1。試想一個“不占空間”的變量如何被取地址、兩個不同的“空結(jié)構(gòu)體”變量又如何得以區(qū)分呢于是，“空結(jié)構(gòu)體”變量也得被存儲，這樣編譯器也就只能為其分配一個字節(jié)的空間用于占位了。如下：
struct S5 { };
sizeof( S5 ); // 結(jié)果為1
含位域結(jié)構(gòu)體的sizeof:
前面已經(jīng)說過，位域成員不能單獨被取sizeof值，我們這里要討論的是含有位域的結(jié)構(gòu)體的sizeof，只是考慮到其特殊性而將其專門列了出來。
C99規(guī)定int、unsigned int和bool可以作為位域類型，但編譯器幾乎都對此作了擴展，允許其它類型類型的存在。
使用位域的主要目的是壓縮存儲，其大致規(guī)則為：
1) 如果相鄰位域字段的類型相同，且其位寬之和小于類型的sizeof大小，則后面的字
段將緊鄰前一個字段存儲，直到不能容納為止；
2) 如果相鄰位域字段的類型相同，但其位寬之和大于類型的sizeof大小，則后面的字
段將從新的存儲單元開始，其偏移量為其類型大小的整數(shù)倍；
3) 如果相鄰的位域字段的類型不同，則各編譯器的具體實現(xiàn)有差異，VC6采取不壓縮方
式，Dev-C++采取壓縮方式；
4) 如果位域字段之間穿插著非位域字段，則不進行壓縮；
5) 整個結(jié)構(gòu)體的總大小為最寬基本類型成員大小的整數(shù)倍。
還是讓我們來看看例子。
示例1：
struct BF1
{
char f1 : 3;
char f2 : 4;
char f3 : 5;
};
其內(nèi)存布局為：
|__f1___|____f2___ |__|____f3______|______|
|__|__|__|__|__|__|__|__|__|__|__|__|__|__|__|__|
位域類型為char，第1個字節(jié)僅能容納下f1和f2，所以f2被壓縮到第1個字節(jié)中，而f3只
能從下一個字節(jié)開始。因此sizeof(BF1)的結(jié)果為2。
示例2：
struct BF2
{
char f1 : 3;
short f2 : 4;
char f3 : 5;
};
由于相鄰位域類型不同，在VC6中其sizeof為6，在Dev-C++中為2。
示例3：
struct BF3
{
char f1 : 3;
char f2;
char f3 : 5;
};
非位域字段穿插在其中，不會產(chǎn)生壓縮，在VC6和Dev-C++中得到的大小均為3。
