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一道IBM笔试题，关于结构体sizeof。 C/C / C语言

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skywood >《new》

2006.10.13

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一道IBM笔试题，关于结构体sizeof。

BillShow (草草)

2005-03-21 13:32:55 在 C/C++ / C语言 提问

struct{
short a1;
short a2;
short a3;
}A
struct{
long a1;
short a2;
}B
sizeof( A)=6, sizeof( B)=8,为什么？
注：sizeof(short)=2,sizeof(long)=4

问题点数：50、回复次数：42

1楼 dophin1003 (浮云~~~)

回复于 2005-03-21 13:35:09 得分 0

因为要对齐的。

2楼 ltc_mouse (野地芳菲)

回复于 2005-03-21 13:42:56 得分 0

3楼 fanlitcn (小虫)

回复于 2005-03-21 13:46:52 得分 0

是否可以设置成不对齐.我只知道在Delphi中可以设置是否对齐??

4楼 kobefly (科比--网络学习中)

回复于 2005-03-21 13:51:44 得分 2

可以设置成对齐的

#pragma pack(1)

5楼 chenxiaohong3905 (啊陈)

回复于 2005-03-21 14:09:25 得分 2

#pragma pack(push)
#pragma pack(1)
struct{
short a1;
short a2;
short a3;
}A
struct{
long a1;
short a2;
}B

#pragma pack(pop)
结果就跟你想象的一样了,而是不以前的答案了,原先默认对其8字节,现在改为1个字节

6楼 yc0188 (守护瓶(萍))

回复于 2005-03-21 14:12:04 得分 0

内存排列要对齐！

7楼 BillShow (草草)

回复于 2005-03-21 14:14:14 得分 0

那么为什么第一个不对齐了？

8楼 xinyei2000 (星月2000)

回复于 2005-03-21 14:25:15 得分 1

因为A都是同类型的

9楼 dongpy (51-->ARM)

回复于 2005-03-21 14:43:26 得分 5

考虑内存地址对齐。

struct{
short a1;
short a2;
short a3;
}A
//a1、a2、a3都是2字节对齐，则A也是2字节对齐。
struct{
long a1;
short a2;
}B
//a1是4字节对齐，则B是4字节对齐。
内存排列：a1 a2 ** (需空出2字节)

10楼 firstdreamer (都道是金玉良缘，俺只念木石前盟)

回复于 2005-03-21 14:47:00 得分 0

看样子这个问题还挺受关注的

11楼 hofer_song (逯爻(虫))

回复于 2005-03-21 14:52:27 得分 28

（引用）
“成员对齐有一个重要的条件,即每个成员按自己的方式对齐.其对齐的规则是,每个成员按其类型的对齐参数(通常是这个类型的大小)和指定对齐参数(这里默认是8字节)中较小的一个对齐.并且结构的长度必须为所用过的所有对齐参数的整数倍,不够就补空字节.”

12楼 cxyol (C++,VC 学习中......)

回复于 2005-03-21 15:02:54 得分 0

13楼 hofer_song (逯爻(虫))

回复于 2005-03-21 15:07:05 得分 0

结构体A中有3个short类型变量，各自以2字节对齐，结构体对齐参数按默认的8字节对齐，则a1,a2,a3都取2字节对齐，则sizeof(A)为6，其也是2的整数倍；
B中a1为4字节对齐，a2为2字节对齐，结构体默认对齐参数为8，则a1取4字节对齐，a2取2字节对齐，结构体大小6字节，6不为4的整数倍，补空字节，增到8时，符合所有条件，则sizeof(B)为8；

14楼 qfxx (秋风萧萧)

回复于 2005-03-21 15:10:28 得分 0

字节对齐问题
由#pragma pack(xx)控制

15楼 lovelylulu (forever)

回复于 2005-03-21 16:04:41 得分 0

对齐咯
但我也不知道为什么要对齐
有人指点吗？

16楼 hofer_song (逯爻(虫))

回复于 2005-03-21 16:34:15 得分 0

一家之言：不对齐的话，结构体变量和一般的变量也就没有什麽区别了，可能对齐也便于系统对内存的管理，避免产生过多细小的没被使用的空间。

17楼 skywgs (浪迹天涯)

回复于 2005-03-21 16:38:47 得分 0

为什么面试时都有sizeof，是不是答案都不太确定呀？

18楼 Rudy_zhuang (风筝)

回复于 2005-03-21 16:48:31 得分 0

对阿，这个默认设置是依赖于具体机器的字长和编译器实现的。

19楼 visual4825 ()

回复于 2005-03-21 18:25:53 得分 0

四个字节的倍数

20楼 yin0731 (考研并且一定要考起)

回复于 2005-03-21 18:39:23 得分 0

21楼 iawk (王卡)

回复于 2005-03-21 18:49:51 得分 0

22楼 hjy82919 (水心)

回复于 2005-03-21 19:06:52 得分 0

学习学习,第一次注意到这些耶!

23楼 tblue7 (tcr)

回复于 2005-03-21 19:32:00 得分 0

呵呵，这个是编译原理里面的问题，long和short的确要对齐的，而且对齐的方式由机器不同而不同，有的是低位对齐，有的是高位对齐。

24楼 geniusboyC0 (寂雨)

回复于 2005-03-21 19:49:53 得分 0

小弟刚刚在自己机子上运行了这样的一个程序
#include "Stdio.h"
struct a{
short a1;
short a2;
short a3;
}A;
struct b{
short a2;
long a1;
}B;

main()
{
printf("%d\n%d\n%d\n%d\n",sizeof(short),sizeof(long),sizeof(A),sizeof(B));
getch();
}
发现在不同的编译旗下有不同的结果，在TC2 BC3中结果都是
2
4
6
6
只有在vc6.0中是
2
4
6
8
看来这个对齐还要看编译器

25楼 Cybergate ()

回复于 2005-03-21 20:35:17 得分 5

谈一谈我的理解：

CPU的优化规则大致原则是这样: 对于n字节的元素(n=2,4,8,...)，它的首地址能被n整除，才能获得最好的性能。设计编译器的时候可以遵循这个原则：对于每一个变量，可以从当前位置向后找到第一个满足这个条件的地址作为首地址。

楼主的例子比较特殊，因为即便采用这个原则，得到的结果也应该为6（long的首地址偏移量0000, short首地址偏移量0004，都符合要求)。但是结构体一般会面临数组分配的问题。编译器为了优化这种情况，干脆把它的大小设置为8，这样就没有麻烦了，否则的话，会出现单个结构体的大小为6，而大小为n的结构体数组大小却为8*(n-1)+6的尴尬局面。

我觉得IBM出这道题并不在于考察语言本身和编译器，而在于应聘者对计算机底层机制的理解和设计程序的原则。也就是说，如果让你设计编译器，你将怎样解决内存对齐的问题？

26楼 Cybergate ()

回复于 2005-03-21 20:40:04 得分 0

geniusboyC0(寂雨): 你用char和short试验一下，看看有没有对齐的情况。如果没有，说明编译器设计的不是太好。

至于long为什么不需要对齐，因为tc是16位编译器，long是通过模拟方式实现的。即便对其了，CPU也要两次访存。所以这种对齐对性能的提高不是太大。

回复于 2005-03-21 22:12:19 得分 0

楼上的说得对！！！！
原因主要有二：一是与数据表示有关，因为计算机存储器以字节编码（也与主存的芯片连接有关），而一般数据类型为
若干字节，对齐可以减少指令读取周期；
二是统一标准和接口，比如对与网络协议，都是需要对齐的（TCP/IP）。

回复于 2005-03-21 22:35:13 得分 0

回复于 2005-03-22 10:39:39 得分 0

30楼 galanz (微小就是永恒)

回复于 2005-03-22 10:48:40 得分 0

31楼 wwwzzz8595 ()

回复于 2005-03-22 10:49:51 得分 0

不熟悉sizeof函数，studing！

32楼 WingForce (初六，履霜，坚冰至。)

回复于 2005-03-22 10:55:20 得分 0

sizeof不是函数。。。

33楼 bigant888 (比熊牛，比牛熊)

回复于 2005-03-22 11:04:13 得分 0

34楼 wwxxdd1982 (新人)

回复于 2005-03-22 12:07:53 得分 0

牛啊，我是第一次来，长见识了，比一个人干瞪眼强多了

35楼 Q19830409 ([批 )

回复于 2005-03-22 12:43:33 得分 0

36楼 bouluo505 (bouluo)

回复于 2005-03-22 13:00:21 得分 7

struct{
short a1;
short a2;
short a3;
}A
struct{
long a1;
short a2;
}B
sizeof( A)=6, sizeof( B)=8,为什么？
注：sizeof(short)=2,sizeof(long)=4
________________________________________
[C++]中：：：在缺省的情况下(编译器都会将结构体中的内容在自然边界上对齐)：
sizeof(short)=2 为单字，即要在偶数地址上对齐！
假设a1的地址为：0x00000000h，则a2为0x00000002h，a3为0x00000004h（以上都为相对地址）
所以sizeof(A)=4+2=6;

对于B,sizeof(long)=4;
假设a1的地址为：0x00000000h,而sizeof(short)=2,，即要在偶数地址上对齐！
所以a2的地址为: 0x00000004h
所以sizeof(B)=4+2=6；
但VC++的编译器不同值是8！（按最长对齐）这不符合标准

37楼 Michael_555 (Nothing)

回复于 2005-03-22 13:36:49 得分 0

默认情况下，为了方便对结构体内元素的访问和管理，当结构体内的元素的长度都小于处理器的位数的时候，便以它里面最长的数据元素为对齐单位；如果结构体内存在长度大于处理器位数的元素，那么就已处理器的位数为对齐单位。但是结构体内类型相同的连续元素将在连续的空间内，和数组一样。
例如：
typedef struct
{
short a1;
short a2;
long a3;
}A;

typedef struct
{
short a1;
long a2;
short a3;
}B;

typedef struct
{
A a1;
short a2;
}C;

sizeof(A) = 8, sizeof(B) = 12, sizeof(C) = 12。这是因为A中的a1,a2将分配在连续的空间内，再用这个连续空间以sizeof(long)=4位单位进行对齐。B中将以long的长度对齐。C中将以处理器（intel Pentium 4）的位数即4字节对齐。

38楼 williamVII (spread)

回复于 2005-03-22 14:45:00 得分 0

39楼 geniusboyC0 (寂雨)

回复于 2005-03-22 19:53:20 得分 0

Cybergate() 谢谢你的解答
我将程序改成下面的形式
#include "Stdio.h"
struct a{
char a1;
char a2;
char a3;
}A;
struct b{
short a1;
char a2;
}B;

main()
{
printf("%d\n%d\n%d\n%d\n",sizeof(short),sizeof(char),sizeof(A),sizeof(B));
getch();
}
结果如下
在TC2 BC3中结果都是
2
1
3
3
在vc6.0中是
2
1
3
4
看来是编译器的问题呵呵

40楼 BillShow (草草)

回复于 2005-03-25 21:37:58 得分 0

谢谢各位的解答，让我受益良多！

41楼 ChenFengqing (菩提本无树，明镜亦非台。本来无一物，何处惹尘埃！)

回复于 2005-03-26 00:03:07 得分 0

偶也是学了很多的，强人多，要更牛，我！

42楼 sharkabc (shark)

回复于 2005-04-04 14:01:30 得分 0

study Michael_555(Stack)

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