韩国清酒:在运算sizeof(struct)考不考虑边界是什么意思？

请看下面的结构：  

struct   MyStruct  

{  

double   dda1;  

char   dda;  

int   type  

};  

对结构MyStruct采用sizeof会出现什么结果呢？sizeof(MyStruct)为多少呢？也许你会这样
求：  

sizeof(MyStruct)=sizeof(double)+sizeof(char)+sizeof(int)=13  

但是当在VC中测试上面结构的大小时，你会发现sizeof(MyStruct)为16。你知道为什么在V
C中会得出这样一个结果吗？  

其实，这是VC对变量存储的一个特殊处理。为了提高CPU的存储速度，VC对一些变量的起始
地址做了“对齐”处理。在默认情况下，VC规定各成员变量存放的起始地址相对于结构的起
始地址的偏移量必须为该变量的类型所占用的字节数的倍数。下面列出常用类型的对齐方式
(vc6.0,32位系统)。  

类型  
对齐方式（变量存放的起始地址相对于结构的起始地址的偏移量）  

Char  
偏移量必须为sizeof(char)即1的倍数  

int  
偏移量必须为sizeof(int)即4的倍数  

float  
偏移量必须为sizeof(float)即4的倍数  

double  
偏移量必须为sizeof(double)即8的倍数  

Short  
偏移量必须为sizeof(short)即2的倍数  


各成员变量在存放的时候根据在结构中出现的顺序依次申请空间，同时按照上面的对齐方式
调整位置，空缺的字节VC会自动填充。同时VC为了确保结构的大小为结构的字节边界数（即
该结构中占用最大空间的类型所占用的字节数）的倍数，所以在为最后一个成员变量申请空
间后，还会根据需要自动填充空缺的字节。  

下面用前面的例子来说明VC到底怎么样来存放结构的。  

struct   MyStruct  

{  

double   dda1;  

char   dda;  

int   type  

}；  

为上面的结构分配空间的时候，VC根据成员变量出现的顺序和对齐方式，先为第一个成员d
da1分配空间，其起始地址跟结构的起始地址相同（刚好偏移量0刚好为sizeof(double)的倍
数），该成员变量占用sizeof(double)=8个字节；接下来为第二个成员dda分配空间，这时
下一个可以分配的地址对于结构的起始地址的偏移量为8，是sizeof(char)的倍数，所以把
dda存放在偏移量为8的地方满足对齐方式，该成员变量占用sizeof(char)=1个字节；接下来
为第三个成员type分配空间，这时下一个可以分配的地址对于结构的起始地址的偏移量为9
，不是sizeof(int)=4的倍数，为了满足对齐方式对偏移量的约束问题，VC自动填充3个字节
（这三个字节没有放什么东西），这时下一个可以分配的地址对于结构的起始地址的偏移量
为12，刚好是sizeof(int)=4的倍数，所以把type存放在偏移量为12的地方，该成员变量占
用sizeof(int)=4个字节；这时整个结构的成员变量已经都分配了空间，总的占用的空间大
小为：8+1+3+4=16，刚好为结构的字节边界数（即结构中占用最大空间的类型所占用的字节
数sizeof(double)=8）的倍数，所以没有空缺的字节需要填充。所以整个结构的大小为：s
izeof(MyStruct)=8+1+3+4=16，其中有3个字节是VC自动填充的，没有放任何有意义的东西
。  

下面再举个例子，交换一下上面的MyStruct的成员变量的位置，使它变成下面的情况：  

struct   MyStruct  

{  

char   dda;  

double   dda1;      

int   type  

}；  

这个结构占用的空间为多大呢？在VC6.0环境下，可以得到sizeof(MyStruc)为24。结合上面
提到的分配空间的一些原则，分析下VC怎么样为上面的结构分配空间的。（简单说明）  

struct   MyStruct  

{  

    char   dda;//偏移量为0，满足对齐方式，dda占用1个字节；  

double   dda1;//下一个可用的地址的偏移量为1，不是sizeof(double)=8  

                          //的倍数，需要补足7个字节才能使偏移量变为8（满足对齐  

                          //方式），因此VC自动填充7个字节，dda1存放在偏移量为8  

                          //的地址上，它占用8个字节。  

int   type；//下一个可用的地址的偏移量为16，是sizeof(int)=4的倍  

                      //数，满足int的对齐方式，所以不需要VC自动填充，type存  

                      //放在偏移量为16的地址上，它占用4个字节。  

}；//所有成员变量都分配了空间，空间总的大小为1+7+8+4=20，不是结构  

      //的节边界数（即结构中占用最大空间的类型所占用的字节数sizeof  

      //(double)=8）的倍数，所以需要填充4个字节，以满足结构的大小为  

      //sizeof(double)=8的倍数。  


所以该结构总的大小为：sizeof(MyStruc)为1+7+8+4+4=24。其中总的有7+4=11个字节是VC
自动填充的，没有放任何有意义的东西。  


VC对结构的存储的特殊处理确实提高CPU存储变量的速度，但是有时候也带来了一些麻烦，
我们也屏蔽掉变量默认的对齐方式，自己可以设定变量的对齐方式。  

VC中提供了#pragma   pack(n)来设定变量以n字节对齐方式。n字节对齐就是说变量存放的起
始地址的偏移量有两种情况：第一、如果n大于等于该变量所占用的字节数，那么偏移量必
须满足默认的对齐方式，第二、如果n小于该变量的类型所占用的字节数，那么偏移量为n的
倍数，不用满足默认的对齐方式。结构的总大小也有个约束条件，分下面两种情况：如果n
大于所有成员变量类型所占用的字节数，那么结构的总大小必须为占用空间最大的变量占用
的空间数的倍数；  

否则必须为n的倍数。下面举例说明其用法。  

#pragma   pack(push)   //保存对齐状态  

#pragma   pack(4)//设定为4字节对齐  

struct   test  

{  

    char   m1;  

    double   m4;  

    int     m3;  

};  

#pragma   pack(pop)//恢复对齐状态  

以上结构的大小为16，下面分析其存储情况，首先为m1分配空间，其偏移量为0，满足我们
自己设定的对齐方式（4字节对齐），m1占用1个字节。接着开始为m4分配空间，这时其偏移
量为1，需要补足3个字节，这样使偏移量满足为n=4的倍数（因为sizeof(double)大于n）,
m4占用8个字节。接着为m3分配空间，这时其偏移量为12，满足为4的倍数，m3占用4个字节
。这时已经为所有成员变量分配了空间，共分配了16个字节，满足为n的倍数。如果把上面
的#pragma   pack(4)改为#pragma   pack(16)，那么我们可以得到结构的大小为24。（请读者
自己分析）  

2、   sizeof用法总结  

在VC中，sizeof有着许多的用法，而且很容易引起一些错误。下面根据sizeof后面的参数对
sizeof的用法做个总结。  

A．     参数为数据类型或者为一般变量。例如sizeof(int),sizeof(long)等等。这种情况要
注意的是不同系统系统或者不同编译器得到的结果可能是不同的。例如int类型在16位系统
中占2个字节，在32位系统中占4个字节。  

B．     参数为数组或指针。下面举例说明.  

int   a[50];     //sizeof(a)=4*50=200;   求数组所占的空间大小  

int   *a=new   int[50];//   sizeof(a)=4;   a为一个指针，sizeof(a)是求指针  

                                      //的大小,在32位系统中，当然是占4个字节。  

C．     参数为结构或类。Sizeof应用在类和结构的处理情况是相同的。但有两点需要注意，
第一、结构或者类中的静态成员不对结构或者类的大小产生影响，因为静态变量的存储位置
与结构或者类的实例地址无关。  

第二、没有成员变量的结构或类的大小为1，因为必须保证结构或类的每一  

个实例在内存中都有唯一的地址。  

下面举例说明，  

Class   Test{int   a;static   double   c};//sizeof(Test)=4.  

Test   *s;//sizeof(s)=4,s为一个指针。  

Class   test1{   };//sizeof(test1)=1;  

D．     参数为其他。下面举例说明。  

      int   func(char   s[5]);  

      {  

          cout <
                                          //数的参数在传递的时候系统处理为一个指针，所  

                                          //以sizeof(s)实际上为求指针的大小。  

          return   1;  

}  

sizeof(func(“1234”))=4//因为func的返回类型为int，所以相当于  

                                          //求sizeof(int).  


以上为sizeof的基本用法，在实际的使用中要注意分析VC的分配变量的分配策略，这样的话
可以避免一些错误。