结构体大小不符合预期：为何struct2被编译器填充为6字节？

先看你的代码：

#include <stdint.h>
#include <stdio.h>

typedef struct {
  uint8_t d;
  uint8_t data[2];
} struct1;

typedef struct {
  uint16_t a;
  uint8_t d;
  uint8_t data[2];
} struct2;

int main(void) {
  printf("%u\n", sizeof(struct1));
  printf("%u\n", sizeof(struct2));
  return 0;
}

运行输出：

>./main
3
6

问题根源是编译器的结构体内存对齐规则，它会自动填充内存以满足两个核心要求：

1. 结构体中每个成员的起始地址必须是该成员自身大小的整数倍；
2. 结构体的总大小必须是其内部最大成员对齐要求的整数倍。

拆解struct1的大小计算 #

struct1的所有成员都是uint8_t（1字节）：

• d占1字节，起始地址0；
• data[2]占2字节，起始地址1；
  成员总大小为1+2=3字节。由于最大成员的对齐要求是1字节，3是1的整数倍，无需额外填充，因此sizeof(struct1)=3符合预期。

拆解struct2的大小计算 #

struct2包含uint16_t（2字节）和uint8_t（1字节）成员：

• a是uint16_t，占2字节，起始地址0；
• d是uint8_t，占1字节，起始地址2；
• data[2]占2字节，起始地址3；
  成员总大小为2+1+2=5字节。但struct2的最大成员是uint16_t，对齐要求为2字节，5不是2的整数倍，因此编译器会在结构体末尾填充1字节，使总大小变为6字节（6是2的整数倍），这就是sizeof(struct2)=6的原因。

简言之，struct1的最大成员对齐要求是1字节，任何大小都能满足；而struct2的最大成员对齐要求是2字节，总大小必须是偶数，所以需要额外填充。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Peter Kapteyn