结构体中定义的 char 占用多少字节？

Question

当我在结构体中定义字符类型时，它似乎占用了超过1个字节；事实上它似乎需要 4 个字节。

下面是我的程序：

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    struct book{
        char name;
        float price;
        int pages;
    };
    struct book b1={'B',130.00,550};
    printf("\nAddress of structure:%u",&b1);
    printf("\nAddress of character name:%u",&b1.name);
    printf("\nAddress of float price:%u",&b1.price);
    printf("\nAddress of integer pages:%u",&b1.pages);
    printf("\n\n");
    return 0;
}

当我运行上面的程序时，我得到以下输出：

    Address of structure:557762432
    Address of character name:557762432
    Address of float price:557762436
    Address of integer pages:557762440

为什么我看到变量“name”和变量“price”的地址之间存在 4 个字节的差异？

运行该程序的系统是运行 Fedora-14 的 x86_64 位架构。

Answer 1

C 标准允许实现向结构添加额外的填充位，以便根据实现的要求使其与字节边界对齐，从而更快地访问结构。

这称为结构填充。

鉴于上述情况，结构的大小可能与各个成员的大小之和不同。您应该始终使用 sizeof 来确定结构的大小。

此外，上面提到的原因是您没有看到结构成员放置在您期望的内存地址处。

Answer 2

您正在遇到对齐规则。这是一个非常特定于编译器和系统的事情，但默认情况下（也就是说，除非您在代码中使用编译器标志或特殊对齐请求另行指定）x64 Linux 上的 GCC 将结构体的每个字段对齐为其大小的倍数。因此，单字符字节无需特别担心对齐问题。但是，int 或 float 始终放置在 4 字节边界上，而 double 始终放置在 8 字节边界上。这就是你在这里看到的。

正如 Ethan 在上面的评论中指出的那样，某些处理器甚至不会访问未以某种方式对齐的内存对象，而如果未对齐，英特尔处理器访问内存的速度会慢得多。

Answer 3

严格来说，char 始终占用 1 个字节，但后面可能有 0 个或更多字节填充。填充量取决于编译器、CPU、结构中 char 后面的类型对齐方式以及任何有效的打包编译指示。如果 N 字节类型必须是 N 字节对齐的（例如在 SPARC 上），则：

struct s16 { char c; double d; };
struct s8  { char c; long l;   };
struct s4  { char c; short s;  };
struct s2  { char c; char b;   };

在 SPARC 上的上述结构中，单个 char 后跟 7、3、1 和 0 字节机器，以及 x86_64 机器上。

Answer 4

C 中的“char”通常恰好占用 8 位（一个字节）。

但是，结构中的字符在单词、双字甚至四字边界上“对齐”：

http:// en.wikipedia.org/wiki/Data_struct_alignment

有编译器指令可用于强制对齐到 4、2 或 1 字节（这可以避免此行为）。

例如，在 Visual C++ 中，您可以说“#pragma pack(1)”。