为什么 offsetof(member) 等于 sizeof(struct)？答案

【问题标题】：Why is offsetof(member) equal to sizeof(struct)?为什么 offsetof(member) 等于 sizeof(struct)？
【发布时间】：2013-08-17 15:13:38
【问题描述】：

我有一个结构定义为：

struct smth
{
    char a;
    int b[];
};

当我在这个结构上调用sizeof 和offsetof 时：

cout << sizeof(struct smth) << endl;
cout << offsetof(struct smth, b) << endl;

输出是：

4
4

为什么stuct的大小为4，char使用1字节，int数组的偏移量为4？为什么会有某种填充？另外，为什么 int 数组根本不占空间？

【问题讨论】：

你的意思是offsetof(struct smth, b)，对吧？
@CarlNorum 是的，我愿意。已编辑。
是 C 还是 C++？它们是不同的。
@YuHao 我专门要求 C++，但添加了 c 标签，以便人们也可以使用该标签找到它。它们有何不同 w.r.t.这个问题的答案？
@biox6 您应该只使用相对的标签来标记问题。 C 和 C++ 可能在许多领域是相似的，但它们在更多方面是不同的。在这个问题中，例如，可变长度数组仅在 C 中有效，在 C++ 中无效。

【解决方案1】：

为什么stuct的大小是4，char使用1个字节，int数组的偏移量是4？为什么会有某种填充？

有填充是因为 C 标准允许它；编译器经常对齐变量以提高性能。

另外，为什么第二个变量根本不占用任何空间（似乎是这种情况）？

这是一个 C99 灵活的数组成员 - 这就是它的全部意义所在。我们的想法是分配您的结构，例如：

struct smth *s = malloc(sizeof *s + 10 * sizeof s->b[0]);

然后您将拥有一个结构，其运行方式就像 b 是一个 10 元素数组一样。

【讨论】：

这允许什么样的性能改进？只是好奇。
@biox6，一些处理器加载指令只能从字对齐地址加载字。如果您有一个未对齐地址的单词，则需要分别加载每个字节并重新组合。
您的分配语句不考虑对齐约束。通常，它将无法分配正确的内存量。您将改为使用 struct smth *s = malloc(offsetof(struct smth, b[10])); 分配适当大小的结构。
@IInspectable，怎么会这样？ malloc 需要返回安全对齐的指针，并且结构布局正确。有什么区别？
可能是10 * sizeof s->b[0]

【解决方案2】：

因为成员 b 的大小为零，并且编译器在 a 和 b 成员之间添加了填充，因此 b 位于“单词”边界上。

但是，如果我没记错的话，像这样的结构中的灵活数组只是有效的 C，而不是 C++，除非作为编译器扩展。

【讨论】：

这是 int b[] 等价于 int *b 吗？
不，不是。 int* b 会使sizeof(smth) 更大，而额外的空间将是一些 int 变量的地址被存储的地方。相反，int b[] 表示该结构应动态分配一些（编译时未知）整数作为单个内存块。
@mity 你如何给变量b赋值，你能给我赋值语句吗
@Light 查看 Carl Norum 的答案。
@Light：给定struct smth *s = malloc(sizeof(*s) + 10*sizeof(*s->b));，可以写s->a = 'c'; s->b[0] = 0; s->b[9] = 9;等

【解决方案3】：

既然 OP 认为问题是 C++：

struct smth
{
    char a;
    int b[];
};

b[] 之类的数组在 C++ 中无效。数组必须具有固定大小。变长数组只在 C99 中有效。

假设你的编译器支持它作为扩展，数组b[] 的大小为零，这使得结构只包含一个char 成员。 struct 中的填充规则有效，将struct 填充为一个单词，即您机器中的 4 个字节。

【讨论】：