【C语言】结构体大小计算
一.如何计算结构体大小
对齐基本规则：
1.结构体的第一个成员对齐到结构体变量起始位置偏移量为0的地址处；
2.其他成员变量要对齐到某个数字（对齐数）的整数倍的偏移量的地址处（对齐数 = 编译器默认的对齐数 与 该成员变量大小的较小值，VS 中默认的值为 8）；
3.结构体总大小为最大对齐数（结构体中每个成员变量都有一个对齐数，所有对齐数中最大的）的整数倍；
针对嵌套结构体的附加规则：
如果嵌套了结构体，嵌套的结构体对齐到自身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（含嵌套结构体所有成员的对齐数）的整数倍
1.普通结构体
遵循基本规则
解题步骤
（1）找出对齐数
找出每个成员变量的大小将其与编译器的默认对齐数相比较，取其较小值为该成员变量的对齐数
（2）画图
遵循基本规则，为每个成员画出它们在内存中的相对位置，确定大小。
综上，当前struct大小为16.
验证：
2.包含数组成员的结构体
将数组直接拆开当做普通成员
解题步骤
（1）确定对齐数
（2）画图
原结构体计算大小时等价于：
综上，struct X大小为20
验证：
3.嵌套结构体的结构体
遵循基本规则+附加规则
解题步骤
（1）确定对齐数
求struct X大小。
（2）画图
综上，struct S长度为20.
验证：
总结：计算嵌套结构体成员的结构体大小时，提前算出嵌套结构体的大小，按照附加规则对齐即可
二.如何修改默认对齐数
#pragma pack(n)
每个特定平台上的编译器都有自己的默认“对齐系数”(也叫对齐模数)。程序员可以通过预编译命令#pragma pack(n)，n=1,2,4,8,16来改变这一系数，其中的n就是你要指定的“对齐系数”。
示例：
将默认对齐数改为4.
#pragma pack(4)
struct node{
int e;
char f;
short int a;
char b;
};
struct node n;
printf("%d\n",sizeof(n));结果：
三.如何查看结构体成员地址偏移量
我们学习结构体的时候，我们知道，结构体中的元素不一定是紧密排列的，其中有对其数和偏移量，那么有没有什么方法能直接输出某个元素的偏移量呢？答案是有的，我们只需要使用offsetof宏即可。
1.什么是offsetof宏
offsetof宏的作用是获取结构体中某个成员相对于结构体起始地址的偏移量。通过计算成员在结构体中的位置，它提供了一种可移植的方法来确定偏移量。
原型：
offsetof(type, member)
参数说明：
TYPE: 表示结构体或联合体的类型名。当你需要计算某个结构体类型中某个成员的偏移量时，应在此处指定该结构体类型。
MEMBER: 表示结构体（或联合体）中需要计算偏移量的成员名称。这是你希望得知其在结构体内部位置的字段。返回值：
该宏返回类型为 size_t 的值，表示 type 中成员的偏移量。
2.offsetof宏的使用
举例说明：
#include<stdio.h>
#include<stddef.h>
struct ST
{
char a;
int b;
float c;
};
int main()
{
printf("%zd\n", offsetof(struct ST, b));
printf("%zd\n", offsetof(struct ST, c));
return 0;
}
3.offsetof宏的自我实现
#define MY_offsetof(S,m) (size_t) &(((S*)0)->m)
- ((S *)0): 取整数零并将其转换为指向 S 的指针。
- ((S *)0)->m: 引用指向结构成员 m 的指针。
- &(((S *)0)->m):计算 m 的地址。
- (size_t)&(((S *)0)->m): 将结果转换为适当的数据类型。
代码示例：
#include<stdio.h>
#define MY_offsetof(S,m) (size_t)&(((S*)0)->m)
struct ST
{
char a;
int b;
float c;
};
int main()
{
printf("%zd\n", MY_offsetof(struct ST, b));
printf("%zd\n", MY_offsetof(struct ST, c));
return 0;
}运行结果：
