结构体元素的内存分配

Question

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我读到过结构体成员不需要在内存中连续。这是不是意味着它们可以像不同的变量一样位于内存中的任意位置？如果是这样，那么为结构体分配空间使用malloc会浪费很多存储空间吗？

- Insignificant Person

如果一个结构体有两个成员A和B，那么只要编译器或程序员在它们之间不添加填充，A和B就会是连续的。 - arunmoezhi

@wallyk：你说得对。我重新表达了我的评论。 - arunmoezhi

@arunmoezhi：好的，我已经删除了我的评论。 - wallyk

2个回答

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尽管 struct 成员不一定是连续的，但它们也不会出现在任意的内存位置。例如，考虑以下定义：

struct MyStruct
{
    char foo;
    int  bar;
};

假设sizeof(int) == 4，那么foo将位于偏移量0处，bar将位于偏移量4处（为了正确对齐）。因此整个结构体将占用8字节，尽管它可以在5字节内完成。但是，这些偏移量将始终对于结构的每个实例相同。因此回答你关于malloc的问题，不会浪费空间。

至于单独的变量，是的，它们可能位于内存中的不同位置，但结构体的整个目的是将相关变量分组。因此，同一结构体实例的所有成员都将紧密地组合在一起。

- Drew McGowen

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可以查看英文原文，
原文链接

- PM 2Ring · Accepted Answer

根据CPU架构的不同，结构成员正确对齐可能是必要的，例如4字节成员的地址应该能被4整除。一些CPU不需要这样的对齐，但很多需要。一些CPU在尝试处理未对齐的数据时会崩溃，其他的则可以处理，但访问未对齐的数据将会更慢。

汇编程序员需要关注这个问题，但C程序员通常可以将混乱的细节留给编译器。这意味着结构可以包含“隐形”填充来确保正确对齐。这种填充并不浪费太多空间，并且可以通过良好的结构成员布局将浪费空间最小化。请注意，这种填充也会出现在为函数创建的堆栈变量中。

有关更多信息，请参见数据结构对齐。