为何使用<stdbool.h>与自定义bool枚举时，两个struct大小不同？

问题描述 #

当使用#include <stdbool.h>和typedef enum { false, true } bool;两种方式定义bool类型时，相同的结构体代码会出现不同的大小结果，具体代码及运行情况如下：

代码示例 #

#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>
//typedef enum { false, true } bool;

struct x {
    bool a;
    int b;
    char c;
};

struct y {
    bool b;
    char a;
    int c;
};

int main(void) {

    struct x x;
    struct y y;

    printf("Size of struct x:\t %zu\n", sizeof(x));
    printf("Size of struct y:\t %zu", sizeof(y));

    return 0;
}

运行结果（Mac Intel机器） #

• 使用#include <stdbool.h>时：

  Size of struct x: 12
  Size of struct y: 8

• 使用typedef enum { false, true } bool;时：

  Size of struct x: 12
  Size of struct y: 12

原因解析 #

核心差异在于两种方式定义的bool本质是不同类型，大小完全不一样：

• <stdbool.h>中的bool：这是C99标准引入的原生布尔类型，在Mac Intel的编译环境中，它的大小为1字节（和char类型尺寸相同）。
• 枚举版的bool：用typedef将枚举类型重命名为bool，C标准规定枚举类型的底层存储大小等同于int（通常为4字节），因为枚举值本质是整数常量。

基于这个差异，结构体的内存布局和填充逻辑发生变化：

1. 对于<stdbool.h>版本的bool：

   • struct y中，1字节的bool和1字节的char可以连续存放，总共2字节，为了满足int类型的4字节对齐要求，会填充2字节凑到4字节边界，再加上4字节的int，总大小为4+4=8字节。
   • struct x中，1字节的bool需要填充3字节才能对齐到int的4字节边界，加上4字节的int和1字节的char后，又需要填充3字节让整个结构体大小是4字节的倍数，总大小为4+4+4=12字节。

2. 对于枚举版的bool：

   • 枚举bool大小为4字节，struct y中4字节的bool之后，1字节的char需要填充3字节才能对齐到4字节边界，再加上4字节的int，总大小为4+4+4=12字节，和struct x的布局逻辑一致，因此两者大小相同。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者joekash