为什么structof sizeof不等于每个成员的sizeof总和？

Question

为什么structof sizeof不等于每个成员的sizeof总和？为什么sizeof操作员返回的结构尺寸大于结构成员的总尺寸？

Answer 1

这是因为添加了填充以满足对齐约束。数据结构对齐会影响程序的性能和正确性：

• 错误对齐访问可能是一个很难的错误（通常SIGBUS）。

• 错误对齐的访问可能是软错误。

• 在硬件中进行了更正，以适度降低性能。

• 或者通过软件仿真进行校正，以降低性能。

• 此外，原子性和其他并发保证可能会被破坏，从而导致细微的错误。

以下是使用x86处理器的典型设置（所有使用的32位和64位模式）的示例：

struct X{
    short s; /* 2 bytes */
             /* 2 padding bytes */
    int   i; /* 4 bytes */
    char  c; /* 1 byte */
             /* 3 padding bytes */};struct Y{
    int   i; /* 4 bytes */
    char  c; /* 1 byte */
             /* 1 padding byte */
    short s; /* 2 bytes */};struct Z{
    int   i; /* 4 bytes */
    short s; /* 2 bytes */
    char  c; /* 1 byte */
             /* 1 padding byte */};const int sizeX = sizeof(struct X); /* = 12 */const int sizeY = sizeof(struct Y);
              /* = 8 */const int sizeZ = sizeof(struct Z); /* = 8 */

可以通过对齐对成员进行排序来最小化结构的大小（按照基本类型中的大小排序）（Z如上例中的结构）。

重要说明：C和C ++标准都声明结构对齐是实现定义的。因此，每个编译器可能选择以不同方式对齐数据，从而导致不同且不兼容的数据布局。因此，在处理将由不同编译器使用的库时，了解编译器如何对齐数据非常重要。某些编译器具有命令行设置和/或特殊#pragma语句来更改结构对齐设置。

Answer 2

这可能是由于字节对齐和填充，因此结构在平台上产生偶数个字节（或字）。例如，在Linux上的C中，有以下3种结构：

#include "stdio.h"

struct oneInt {

  int x;

};

struct twoInts {

  int x;

  int y;

};

struct someBits {

  int x:2;

  int y:6;

};

int main (int argc, char** argv) {

  printf("oneInt=%zu\n",sizeof(struct oneInt));

  printf("twoInts=%zu\n",sizeof(struct twoInts));

  printf("someBits=%zu\n",sizeof(struct someBits));

  return 0;

}

具有大小（以字节为单位）的成员分别是4字节（32位），8字节（2x32位）和1字节（2 + 6位）。上面的程序（在Linux上使用gcc）将大小打印为4,8和4 - 其中最后一个结构被填充，因此它是一个单词（在我的32位平台上为4 x 8位字节）。

oneInt=4

twoInts=8

someBits=4