C++ 为什么在C/C++中，结构体的sizeof不等于每个成员的sizeof之和

在本文中，我们将介绍为什么在C/C++中，结构体的sizeof不等于每个成员的sizeof之和。C++中的结构体是一种将不同类型的变量组合在一起的复合数据类型。结构体的sizeof决定了结构体所占用的内存大小，然而，其大小往往不能简单地视为各成员大小的总和，这是因为C/C++编译器在存储结构体时会考虑内存对齐的问题。

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内存对齐

在C/C++中，为了优化内存访问速度，编译器会对变量进行内存对齐。内存对齐是指变量在内存中的存放位置相对于基地址的偏移量必须是其字节大小的整数倍。如果变量的偏移量不是字节大小的整数倍，会导致访问速度变慢，这是因为CPU读取内存时是按字节的整倍数进行的。

举个例子来说明内存对齐的问题。假设有一个结构体如下所示：

struct MyStruct {
    char c;
    int i;
    short s;
};

根据不同编译器的实现，结构体的sizeof可能是12字节或者8字节。如果按照各成员大小的总和来计算，字符变量c占用1字节，整型变量i占用4字节，短整型变量s占用2字节，那么结构体的sizeof应该是7字节。然而，实际上编译器会在结构体中插入一些字节来做到内存对齐。

内存对齐的原则和规则

在C/C++中，编译器会根据一些原则和规则进行内存对齐。

首先，对齐原则是结构体的起始地址必须是其最宽的基本类型成员的对齐值的整数倍。例如，结构体中有一个double类型的成员，那么结构体的起始地址必须是8字节的整数倍。

其次，对齐规则是结构体中的每个成员相对于结构体起始地址的偏移量必须是其自身大小或者对齐值的整数倍。如果结构体中的某个成员的偏移量不符合这个规则，编译器会给结构体中的其他成员添加一些字节来保证对齐。

根据这些对齐原则和规则，编译器会在结构体的成员之间插入一些字节，以便进行内存对齐。所以造成了结构体的sizeof不等于每个成员的sizeof之和。

内存对齐示例

为了更好地理解内存对齐的概念，我们来看一个具体的示例。

struct AlignedStruct {
    char c;
    int i;
    short s;
} alignedStruct;

struct UnalignedStruct {
    char c;
    int i;
    short s;
} unalignedStruct;

在这个示例中，我们定义了一个按照默认对齐方式进行内存对齐的结构体AlignedStruct，以及一个不进行内存对齐的结构体UnalignedStruct。

我们使用sizeof操作符来查看这两个结构体的大小：

cout << "sizeof(AlignedStruct): " << sizeof(alignedStruct) << endl;
cout << "sizeof(UnalignedStruct): " << sizeof(unalignedStruct) << endl;

输出结果可能是：

sizeof(AlignedStruct): 12
sizeof(UnalignedStruct): 7

可以看到，按照默认对齐方式进行内存对齐的AlignedStruct结构体的大小是12字节，而不进行内存对齐的UnalignedStruct结构体的大小是7字节。这正是内存对齐导致结构体sizeof不等于每个成员sizeof之和的例子。

总结

在C/C++中，结构体的sizeof不等于每个成员的sizeof之和是因为编译器在存储结构体时会对成员进行内存对齐。内存对齐是为了优化内存访问速度，确保变量在内存中的存放位置相对于基地址的偏移量是其字节大小的整数倍。因此，结构体的sizeof可能会比各成员sizeof之和更大。程序员需要了解内存对齐的原则和规则，以便在需要时进行手动对齐或者使用编译器指令来控制内存对齐。

希望本文能够帮助读者理解为什么在C/C++中，结构体的sizeof不等于每个成员的sizeof之和，并对内存对齐的概念有更深入的了解。