c语言中：结构体的内存分配

Posted 2023-02-25 summer_fhb

字节对齐的细节和编译器实现相关，但一般而言，满足三个准则：

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）。

对于上面的准则，有几点需要说明：
1) 前面不是说结构体成员的地址是其大小的整数倍，怎么又说到偏移量了呢？因为有了第1点存在，所以我们就可以只考虑成员的偏移量，这样思考起来简单。想想为什么。结构体某个成员相对于结构体首地址的偏移量可以通过宏offsetof()来获得，这个宏也在stddef.h中定义，如下：
#define offsetof(s,m) (size_t)&(((s *)0)->m)
例如，想要获得S2中c的偏移量，方法为size_t pos = offsetof(S2, c);// pos等于4

2) 基本类型是指前面提到的像char、short、int、float、double这样的内置数据类型，这里所说的“数据宽度”就是指其sizeof的大小。由于结构体的成员可以是复合类型，比如另外一个结构体，所以在寻找最宽基本类型成员时，应当包括复合类型成员的子成员，而不是把复合成员看成是一个整体。但在确定复合类型成员的偏移位置时则是将复合类型作为整体看待。

例题：

struct para char num; int buf; int addr; x; y=&(((struct para *)0)->addr) 请问y的值是多少？ 

Char 偏移量必须为sizeof(char)即1的倍数
Short 偏移量必须为sizeof(short)即2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
分配的控件必须是宽度最大类型的整数倍，也就是说int 4的整数倍，
编译器在分配的时候会为结构体填充不足的内存，拿你的例子来说
char应该是1，但是最大宽度的类型是int 所以要给char填充3。
num的偏移是0，buf的偏移是4，所以addr的偏移是8.

32位机子处理4字节为单位的数据最快，所以在设计时，对不是4字节倍数的变量自动向后扩展，占用4字节倍数的空间。

所以，&(((struct para *)0)->num) 肯定是0，即起始地址是0。虽然是char类型，但 任然 占用4字节，即占用0， 1， 2， 3四个字节，其中1， 2， 3三个字节不使用
&(((struct para *)0)->buf) 是4
&(((struct para *)0)->addr) 是8