C中结构的大小； GCC 与实际计算答案

【问题标题】：Size of Struct in C; GCC vs Actual CalculationC中结构的大小； GCC 与实际计算
【发布时间】：2017-04-26 21:54:30
【问题描述】：

根据c_faq，

typedef struct  {
    char a[3];
    short int b;
    long int c;
    char d[3];
} T;

sizeof(T) 将在 32 位 gcc 编译器上返回 16。因为对齐是 4，所以要计算，我应该这样做：3+(1)+2+(2)+4+3+(1)，其中括号表示填充。 GCC 同意。

基于这个逻辑，我自己对另一个问题做了一些练习。

typedef struct{
    char buf1[9];
    unsigned short s;
    double d;
    char buf2[3];
} S;

sizeof(S) 应该在 32 位 gcc 编译器上返回 32。因为对齐是 8，所以要计算，我应该这样做：8+1+2+(5)+8+3+(5)。但是，gcc 告诉我 sizeof(S) 是 24。

我认为是优化的原因，但是在 gcc 中弄乱了 -O0 标志后，sizeof(S) 仍然是 24。

这是怎么回事？

我是用这个gcc -m32 main.c 编译的。

提前致谢！

编辑：所以如果我理解正确的话，我的计算和GCC的计算不匹配的原因是每个编译器都有自己处理结构数据的方式。那么计算结构大小的通用方法是什么？或者更确切地说，计算结构体大小的原始方法是什么？

【问题讨论】：

您的措辞很混乱：您说 GCC 将 sizeof(S) 设为 24，但随后您说“sizeof(S) 仍会导致 32”。我认为你的问题是无效的，你只是把自己弄糊涂了。
公开使用offsetof 和一些简单的输出语句可能会给你一些答案。我认为S::buf1 后面的填充可能会让你大吃一惊。
You might be interested in this question。值得注意的是，在 x86 上，GCC 将默认对齐 double 在 4 字节边界上，而不是 8。
@Jieqin，一般来说，你不会手动计算结构体的大小。您依靠sizeof 来确定您需要的大小。能够预测sizeof 的结果并不重要。
@Jieqin：buf1 后面有 1 个字节的填充，因为s 需要在 2 个字节的边界上对齐。 shorts 通常在 2 字节边界上对齐。

标签： c struct padding

【解决方案1】：

那么计算结构体大小的通用方法是什么？或者更确切地说，计算结构体大小的原始方法是什么？

没有通用的方法。也没有真正的“原始”方式，因为 C 是在 1970 年代创建的，当时 PDP-11 还是一个东西，而 C 直到 1989 年才正式指定。它的实现已定义，并且因平台而异（我不仅仅是轻率；它确实确实在平台和实现之间有所不同（甚至编译器标志！）。

如果您的教授希望您计算结构的大小，那么他或她必须提供每种数据类型所需的对齐方式。如果他们不这样做，那么他们的问题未充分说明（并且几乎无限数量的不同答案都可以被辩护为“正确”）。

【讨论】：

【解决方案2】：

我编写了以下代码来检查结构中每个元素的地址。

#include <stdio.h>

typedef struct{
    char buf1[9];
    unsigned short s;
    double d;
    char buf2[3];
} S;

int  main()
{
    S S1;
    S *Sptr = &S1;
    printf ("\n sizeof (S) is %d",sizeof(S));
    printf ("\n Buf1 --> %d",(char*) &(Sptr->buf1[0]) - (char*)Sptr);
    printf ("\n s    --> %d",(char*) &(Sptr->s) - (char*)Sptr);
    printf ("\n d    --> %d",(char*) &(Sptr->d) - (char*)Sptr);
    printf ("\n Buf2 --> %d",(char*) &(Sptr->buf2[0]) - (char*)Sptr);
    return 0;
}

我的编译器（cygwin 64 位）的结果是

sizeof (S) is 32
Buf1 --> 0
s    --> 10
d    --> 16
Buf2 --> 24

short 位于字节 10，因此它在 2 个字节边界上对齐。双精度在 16m 处并在 8 字节边界处对齐。最终的结构体也被填充到 8 个字节。

【讨论】：