VC sizeof(struct)記憶體配置分析

sizeof使用介紹  
本文主要包括二個部分，第一部分重點介紹在VC中，怎麼樣採用sizeof來求結構的大小，以及容易出現的問題，並給出解決問題的方法，第二部分總結出VC中sizeof的主要用法。  
1、sizeof應用在結構上的情況  
請看下面的結構：  
struct   MyStruct  
{  
double   d1;  
char   d2;  
int   in  
};  
對結構MyStruct採用sizeof會出現什麼結果呢？

sizeof(MyStruct)為多少呢？也許你會這樣求：  
sizeof(MyStruct)=sizeof(double)+sizeof(char)+sizeof(int)=13  
但是當在VC中測試上面結構的大小時，會發現sizeof(MyStruct)為16。

其實，這是VC對變數儲存的一個特殊處理。為了提高CPU的儲存速度，VC對一些變數的起始地址做了“對齊”處理。在預設情況下，VC規定各成員變數存放的起始地址相對於結構的起始地址的位移量必須為該變數的類型所佔用的位元組數的倍數。下面列出常用類型的對齊(vc6.0，32位系統)。  
類型   對齊（變數存放的起始地址相對於結構的起始地址的位移量）  
char    位移量必須為sizeof(char)即1的倍數  
int     位移量必須為sizeof(int)即4的倍數  
float   位移量必須為sizeof(float)即4的倍數  
double  位移量必須為sizeof(double)即8的倍數  
Short   位移量必須為sizeof(short)即2的倍數  

long   位移量必須為sizeof(long)即4的倍數
各成員變數在存放的時候根據在結構中出現的順序依次申請空間，同時按照上面的對齊調整位置，空缺的位元組VC會自動填滿。同時VC為了確保結構的大小為結構的位元組邊界數（即該結構中佔用最大空間的類型所佔用的位元組數）的倍數，所以在為最後一個成員變數申請空間後，還會根據需要自動填滿空缺的位元組。  
下面用前面的例子來說明VC到底怎麼樣來存放結構的。  
struct   MyStruct    
{  
double   d1;    
char   d2;  
int   in;
}；  
為上面的結構分配空間的時候，VC根據成員變數出現的順序和對齊，先為第一個成員d1分配空間，其起始地址跟結構的起始地址相同（剛好位移量0剛好為 sizeof(double)的倍數），該成員變數佔用sizeof(double)=8個位元組；接下來為第二個成員d1分配空間，這時下一個可以分配的地址對於結構的起始地址的位移量為8，是sizeof(char)的倍數，所以把d1存放在位移量為8的地方滿足對齊，該成員變數佔用sizeof (char)=1個位元組；接下來為第三個成員in分配空間，這時下一個可以分配的地址對於結構的起始地址的位移量為9，不是sizeof(int)=4的倍數，為了滿足對齊對位移量的約束問題，VC自動填滿3個位元組（這三個位元組沒有放什麼東西），這時下一個可以分配的地址對於結構的起始地址的位移量為
12，剛好是sizeof(int)=4的倍數，所以把type存放在位移量為12的地方，該成員變數佔用sizeof(int)=4個位元組；這時整個結構的成員變數已經都分配了空間，總的佔用的空間大小為：8+1+3+4=16，剛好為結構的位元組邊界數（即結構中佔用最大空間的類型所佔用的位元組數 sizeof(double)=8）的倍數，所以沒有空缺的位元組需要填充。所以整個結構的大小為：sizeof(MyStruct)=8+1+3+4= 16，其中有3個位元組是VC自動填滿的，沒有放任何有意義的東西。  

 

下面再舉個例子，交換一下上面的MyStruct的成員變數的位置，使它變成下面的情況：

struct MyStruct   {char dda;      double dda1;    int type;   };

這個結構佔用的空間為多大呢？在VC6.0環境下，可以得到sizeof(MyStruc)為24。結合上面提到的分配空間的一些原則，分析下VC怎麼樣為上面的結構分配空間的。（簡單說明）
struct MyStruct {char dda;

 

double dda1;

 

int type；

 

};

    所有成員變數都分配了空間，空間總的大小為1+7+8+4=20，不是結構的節邊界數（即結構中佔用最大空間的基礎資料型別 (Elementary Data Type)所佔用的位元組數sizeof(double)=8）的倍數，所以需要填充4個位元組，以滿足結構的大小為sizeof(double)=8的倍數。
   所以該結構總的大小為：sizeof(MyStruc)為1+7+8+4+4=24。其中總的有7+4=11個位元組是VC自動填滿的，沒有放任何有意義的東西。

 

typedef struct {double i; int k[5]; char d[5]; char c;} DATE;
struct data { short cat; DATE cow; int dog;};
DATE max;
int a = sizeof(max);// 40
int nDataSize = sizeof(data);// 56

VC對結構的儲存的特殊處理確實提高CPU儲存變數的速度，但是有時候也帶來了一些麻煩，我們也屏蔽掉變數預設的對齊，自己可以設定變數的對齊。  
VC中提供了#pragma   pack(n)來設定變數以n位元組對齊。n位元組對齊就是說變數存放的起始地址的位移量有兩種情況：

第一、如果n大於等於該變數所佔用的位元組數，那麼位移量必須滿足預設的對齊第二、如果n小於該變數的類型所佔用的位元組數，那麼位移量為n的倍數，不用滿足預設的對齊。

結構的總大小也有個約束條件，分下面兩種情況：如果n大於所有成員變數類型所佔用的位元組數，那麼結構的總大小必須為佔用空間最大的變數佔用的空間數的倍數; 否則必須為n的倍數。

下面舉例說明其用法。  
#pragma   pack(push)   //儲存對齊狀態  
#pragma   pack(4)//設定為4位元組對齊  
struct   test  
{  
char   m1;  
double   m4;  
int   m3;  
};  
#pragma   pack(pop)//恢複對齊狀態  
以上結構的大小為16，下面分析其儲存情況，首先為m1分配空間，其位移量為0，滿足我們自己設定的對齊（4位元組對齊），m1佔用1個位元組。接著開始為m4分配空間，這時其位移量為1，需要補足3個位元組，這樣使位移量滿足為n=4的倍數（因為sizeof(double)大於n）,m4佔用8個位元組。接著為m3分配空間，這時其位移量為12，滿足為4的倍數，m3佔用4個位元組。這時已經為所有成員變數分配了空間，共分配了16個位元組，滿足為n的倍數。如果把上面的#pragma   pack(4)改為#pragma   pack(16)，那麼我們可以得到結構的大小為24。

2、   sizeof用法總結  
在VC中，sizeof有著許多的用法，而且很容易引起一些錯誤。下面根據sizeof後面的參數對sizeof的用法做個總結。  
A．   參數為資料類型或者為一般變數。例如sizeof(int),sizeof(long)等等。這種情況要注意的是不同系統系統或者不同編譯器得到的結果可能是不同的。例如int類型在16位系統中佔2個位元組，在32位系統中佔4個位元組。  
B．   參數為數組或指標。下面舉例說明.  
int   a[50];   //sizeof(a)=4*50=200;   求數組所佔的空間大小  
int   *a=new   int[50];//   sizeof(a)=4;   a為一個指標，sizeof(a)是求指標  
//的大小,在32位系統中，當然是佔4個位元組。  
C．   參數為結構或類。Sizeof應用在類和結構的處理情況是相同的。但有兩點需要注意，第一、結構或者類中的靜態成員不對結構或者類的大小產生影響，因為靜態變數的儲存位置與結構或者類的執行個體地址無關。  
第二、沒有成員變數的結構或類的大小為1，因為必須保證結構或類的每一個執行個體在記憶體中都有唯一的地址。  
下面舉例說明，  
Class   Test{int   a;static   double   c};//sizeof(Test)=4.  
Test   *s;//sizeof(s)=4,s為一個指標。  
Class   test1{   };//sizeof(test1)=1;  
D．   參數為其他。下面舉例說明。  
int   func(char   s[5]);  
{  
//sizeof(s)這裡將輸出4，本來s為一個數組，

//但由於做為函數的參數在傳遞的時候系統處理為一個指標，所以sizeof(s)實際上為求指標的大小。  
return   1;  
}  
sizeof(func(“1234”))=4//因為func的傳回型別為int，所以相當於  
//求sizeof(int).