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结构体，枚举，联合大小的计算规则

news 2025/6/26 1:33:44

1.结构体大小的计算

补充（位段）

2.枚举的大小（4个字节）

3.联合大小的计算

1.结构体大小的计算

（1）结构体内存对齐的规则

1. 第一个成员在与结构体变量偏移量为 0 的地址处。

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 = 编译器默认的对齐数与该成员大小的两者之间的较小值 。
VS 中默认的值为 8 gcc没有默认对齐数，那么对齐数就是该成员的大小

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。

例如

struct S1
{char c1;//大小为1,默认对齐数为8,取其小就是1,所以其对齐数是1int a;//大小为4,默认对齐数为8,取其小为4,所以其对齐数就是4char c2;
}int main()
{struct S1 s1={0};printf("%d\n",sizeof(s1));
}

其内存分配如图所示

其中的成员占了9个内存单元，但是结构体的内存大小是其最大对齐数的整数倍，这里的最大对齐数是4，所以在9以上的，最小的，4的倍数是12

再来一例，与上面同理，直接看图

struct S2
{char c1;char c2;int a;
}int main()
{struct S2 s2={0};printf("%d\n",sizeof(s2));
}

成员的内存总共为8个内存单元，刚好也是4的倍数

可以看到两个结构体的成员是相同的，但是后者占用内存比前者少，所以总结起来

将占用内存小的成员写在前面，这样能更加高效的利用空间

（2）那么既然有空间的浪费，为什么不紧密的存放每一个成员呢，内存对齐的意义

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。
总体来说：结构体的内存对齐是拿空间来换取时间的做法。

（3）修改默认对齐数

结构在对齐方式不合适的时候，可以自己更改默认对齐数。

#pragma 这个预处理指令，可以改变默认对齐数，例如

#pragma pack(1)设置默认对齐数为1，这样每一个结构体成员都是紧密排列的了

#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

补充（位段）

位段的内存分配
1.位段的成员可以是intunsignedint signedint或者是char(属于整形家族)类型

2.位段的空间上是按照需要以4个字节(int)或者1个字节(char)的方式来开辟的

3.位段涉及很多不确定因素，位段是不跨平台的，注重可移植的程序应该避免使用位段

struct S
{int a;int b;int c;int d;
};

按照上面的结构体的计算规则，那么这个结构体的大小为16

对于位段是8个字节

struct S
{int a:2;//冒号后的数字表示a只需要2个比特位int b:5;int c:10;int d:30;
}
//总共需要47个比特位，那么6个字节足够(6*8)=48,计算的结果却为8个字节

注意位段是按整型大小的字节进行开辟的

注意：

struct S
{int a:2;int b:5;int c:10;int d:33;//不能超过32个比特，报错：d的位域大小无效
}

本来int类型需要占用32位空间，现在只需要占用2个比特位的空间，位段的使用节省了空间大小

举例

struct S
{char a:3;char b:4;char c:5;char d:4;
}int main()
{struct S s={0};s.a=10;//二进制序列1010s.b=20;s.c=3;s.d=4;return 0;}

首先struct S s={0};所以先给s分配8个比特位

如上图所示a只有3个比特位，但是s.a=10//二进制序列为1010，所以内存中只能存3个比特位，即1010中的010

s.b=20//二进制序列10100占5个比特，但是b只有4个比特，所以只能传“0100”

s.c=3//二进制序列011占3个比特，但是c有5个比特,前面补0，即“00011”

s.d=4//二进制序列为100，但是d占4个比特，前面补0，即“0100”

所以总体写下来如图所示

阅读内存时，内存是16进制数字，则四个2进制位为一个16进制，从左往右依次读

0010 0010 0000 0011 0000 0100

2 2 0 3 0 4

位段的跨平台问题

1. int 位段被当成有符号数还是无符号数是不确定的。
2. 位段中最大位的数目不能确定。
（ 16 位机器最大 16 ， 32 位机器最大 32 ，写成 27 ，在 16 位机器会出问题。
3. 位段中的成员在内存中从左向右分配，还是从右向左分配标准尚未定义。
4. 当一个结构包含两个位段，第二个位段成员比较大，无法容纳于第一个位段剩余的位时，是舍弃剩余的位还是利用，这是不确定的

总结

跟结构相比，位段可以达到同样的效果，可以很好的节省空间，但是有跨平台的问题存在

应用：用位段封装网络上传输的数据包等

2.枚举的大小（4个字节）

enum Color//颜色
{RED=1,GREEN=2,BLUE=4
};
enum Color clr = GREEN;//只能拿枚举常量给枚举变量赋值，才不会出现类型的差异。
clr = 5;

enum Sex
{MALE,FEMALE,SECRET
}int main()
{enum Sex s=MALE;printf("%d\n",sizeof(s));return 0;	
}

结果为4

3.联合大小的计算

（1）计算规则

联合的大小至少是最大成员的大小。

当最大成员大小不是最大对齐数的整数倍的时候，就要对齐到最大对齐数的整数倍

union Un
{int a;//成员大小为4,默认对齐数为8,对齐数为4char arr[5]; //成员大小char是1,默认对齐数是8,得到对齐数是1,不要拿数组的大小进行计算
}int main()
{union Un u;printf("%d\n",sizeof(u));return 0;
}

如果联合体如下图所示