Question

基本数据类型具有相对固定的大小，而结构体是复合数据类型，它的成员的类型、数量是不固定的，那么一个结构体的大小是多少呢？可以通过 sizeof 运算符来获取结构体的大小，即结构体类型或该类型的结构体变量的大小。例如：

printf("Size of the struct Person: %u bytes.\n", sizeof(struct Person));
printf("Size of the p1: %u bytes.\n", sizeof p1);

通过 sizeof 运算符来获取 Person 结构体类型和 Person 结构体类型的变量 p1 的大小。Person 结构体共有 4 个成员，第一个成员是长度为 20 的字符数组，大小为 20 字节；第二个成员为 int 类型，大小为 4 字节；第三和第四个成员都为 float 类型，大小都是 4 字节。将 4 个成员的大小合计在一起，共为 32 字节，这就是 Person 结构体的大小。

编译运行程序，结果如下：

Size of the struct Person: 32 bytes.
Size of the p1: 32 bytes.

可见，结构体 Person 的大小为 32 字节，与其所有成员大小的总和相等。但这只是巧合，结构体的大小与其成员大小的总和不一定总是对等的关系，即结构体的大小也许会大于其成员大小的总和。例如：

定义了结构体类型 A，它有 3 个成员，第一个成员 a 和第三个成员 c 都是 char 类型的，而第二个成员 b 是 int 类型的，三个成员的大小总和为 6 字节。但是结构体 A 的大小是多少呢？

printf("Size of the struct A: %u bytes.\n", sizeof(struct A));

编译运行程序，结果如下：

Size of the struct A: 12 bytes.

从结果可见，结构体 A 的大小为 12 字节，并非 6 字节。这是为什么呢？

其实这只是编译器对结构体成员进行了内存对齐的处理，目的是为了方便访问结构体成员。例如，将整个结构体的大小设置为 4 的倍数，并以 4 字节为一个单位对成员进行存储，如果单位内的剩余空间大于成员的大小，就将成员存入该单位，否则就将成员存放于下一单位的内存。如果一个单位存放不下成员，就用多个单位来进行存储。结构体 Person 和结构体 A 的成员存储情况如图 7.1 所示。

图 7.1　结构体 Person 与结构体 A 的成员存储

从图中可见，结构体 A 的第一个成员 a 只占用了第一个单位 4 字节中的第一个字节，第三个成员 c 只占用了第三个单位 4 字节中的第一个字节。

下面，我们在定义结构体 A 时，将成员 b 和成员 c 的位置互换一下。例如：

现在重新打印输出结构体 A 的大小，结果如下：

Size of the struct A: 8 bytes.

结构体 A 的大小变为 8 字节。其中成员 a 和成员 c 都会存储在第一个单位的 4 字节内，而成员 b 则单独占用了第二个单位的 4 字节，如图 7.2 所示。

可见，结构体在定义时，成员位置的不同，会造成结构体大小的不同，这是因为编译器对结构体成员进行内存对齐的原因。

图 7.2　结构体 A 的成员存储

最后要说的是，不同的编译器可能有着不同的内存对齐实现方式，所以读者只要适当了解即可，不必太过纠结。在需要知道结构体大小的时候，只要使用 sizeof 运算符即可。