C语言结构体成员占用空间总和与实例大小不符问题咨询

代码示例 #

typedef struct
{
    string city;
    int temp;
}
avg_temp;

avg_temp temps[NUM_CITIES];

void sort_cities(void);

int main(void)
{
    temps[0].city = "Austin";
    temps[0].temp = 97;

    temps[1].city = "Boston";
    temps[1].temp = 82;

    temps[2].city = "Chicago";
    temps[2].temp = 85;

    temps[3].city = "Denver";
    temps[3].temp = 90;

    temps[4].city = "Las Vegas";
    temps[4].temp = 105;

    temps[5].city = "Los Angeles";
    temps[5].temp = 82;

    temps[6].city = "Miami";
    temps[6].temp = 97;

    temps[7].city = "New York";
    temps[7].temp = 85;

    temps[8].city = "Phoenix";
    temps[8].temp = 107;

    temps[9].city = "San Francisco";
    temps[9].temp = 66;
}

问题描述 #

经计算，sizeof(temps)=160，sizeof(temps[0])=16，sizeof(temps[0].city)=8，sizeof(temps[0].temp)=4。由于city和temp总共占用12字节，请问temps[0]中额外的4字节是什么？

解答 #

这是**结构体内存对齐（Padding）**导致的，具体细节如下：

• 你的运行环境是64位系统，string本质是char*指针，占8字节；int类型占4字节。C语言中，结构体的整体对齐规则是：以成员中对齐要求最高的类型大小为边界，这里指针的对齐要求是8字节，所以整个结构体的大小必须是8的整数倍。
• 结构体里city占8字节，temp占4字节，加起来12字节，不满足8的整数倍要求。编译器会自动在temp后面填充4字节，让整个结构体的大小凑到16字节（8×2），以此符合对齐规则。
• 内存对齐是编译器的优化手段：CPU访问内存时，按对齐后的边界读取数据会更高效，避免跨内存块读取带来的性能开销。

另外补充：标准C语言中并没有string类型，你这里的string应该是char*的别名（比如通过typedef char* string;定义），这也是它占8字节的原因。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者DCR