本文轉自：作者 曾宏安 華清遠見高級講師
計算方法：
運算符sizeof可以計算出給定類型的大小，對於32位系統來說，sizeof(char) = 1; sizeof(int) = 4。基本數據類型的大小很好計算，我們來看一下如何計算構造數據類型的大小。
C語言中的構造數據類型有三種：數組、結構體和共用體。
數組是相同類型的元素的集合，只要會計算單個元素的大小，整個數組所佔空間等於基礎元素大小乘上元素的個數。
結構體中的成員可以是不同的數據類型，成員按照定義時的順序依次存儲在連續的內存空間。和數組不一樣的是，結構體的大小不是所有成員大小簡單的相加，需要考慮到系統在存儲結構體變量時的地址對齊問題。看下面這樣的一個結構體：
struct stu1
{
int i;
char c;
int j;
}；
先介紹一個相關的概念——偏移量。偏移量指的是結構體變量中成員的地址和結構體變量地址的差。結構體大小等於最後一個成員的偏移量加上最後一個成員的大小。顯然，結構體變量中第一個成員的地址就是結構體變量的首地址。因此，第一個成員i的偏移量爲0。第二個成員c的偏移量是第一個成員的偏移量加上第一個成員的大小（0+4）,其值爲4；第三個成員j的偏移量是第二個成員的偏移量加上第二個成員的大小（4+1）,其值爲5。
實際上，由於存儲變量時地址對齊的要求，編譯器在編譯程序時會遵循兩條原則：一、結構體變量中成員的偏移量必須是成員大小的整數倍（0被認爲是任何數的整數倍） 二、結構體大小必須是所有成員大小的整數倍。
對照第一條，上面的例子中前兩個成員的偏移量都滿足要求，但第三個成員的偏移量爲5，並不是自身(int)大小的整數倍。編譯器在處理時會在第二個成員後面補上3個空字節，使得第三個成員的偏移量變成8。
對照第二條，結構體大小等於最後一個成員的偏移量加上其大小，上面的例子中計算出來的大小爲12，滿足要求。
再看一個滿足第一條，不滿足第二條的情況
struct stu2
{
int k;
short t;
}；
成員k的偏移量爲0；成員t的偏移量爲4，都不需要調整。但計算出來的大小爲6，顯然不是成員k大小的整數倍。因此，編譯器會在成員t後面補上2個字節，使得結構體的大小變成8從而滿足第二個要求。由此可見，大家在定義結構體類型時需要考慮到字節對齊的情況，不同的順序會影響到結構體的大小。對比下面兩種定義順序
struct stu3
{
char c1;
int i;
char c2;
}
struct stu4
{
char c1;
char c2;
int i;
}
雖然結構體stu3和stu4中成員都一樣，但sizeof(struct stu3)的值爲12而sizeof(struct stu4)的值爲8。
如果結構體中的成員又是另外一種結構體類型時應該怎麼計算呢？只需把其展開即可。但有一點需要注意，展開後的結構體的第一個成員的偏移量應當是被展開的結構體中最大的成員的整數倍。看下面的例子：
struct stu5
{
short i;
struct
{
char c;
int j;
} ss;
int k;
}
結構體stu5的成員ss.c的偏移量應該是4，而不是2。整個結構體大小應該是16。
如何給結構體變量分配空間由編譯器決定，以上情況針對的是Linux下的GCC。其他平臺的C編譯器可能會有不同的處理。
下面做一些補充：
一.什麼是字節對齊,爲什麼要對齊?
現代計算機中內存空間都是按照byte劃分的，從理論上講似乎對任何類型的變量的訪問可以從任何地址開始，但實際情況是在訪問特定類型變量的時候經常在特 定的內存地址訪問，這就需要各種類型數據按照一定的規則在空間上排列，而不是順序的一個接一個的排放，這就是對齊。
對齊的作用和原因：各個硬件平臺對存儲空間的處理上有很大的不同。一些平臺對某些特定類型的數據只能從某些特定地址開始存取。比如有些架構的CPU在訪問 一個沒有進行對齊的變量的時候會發生錯誤,那麼在這種架構下編程必須保證字節對齊.其他平臺可能沒有這種情況，但是最常見的是如果不按照適合其平臺要求對 數據存放進行對齊，會在存取效率上帶來損失。比如有些平臺每次讀都是從偶地址開始，如果一個int型（假設爲32位系統）如果存放在偶地址開始的地方，那 麼一個讀週期就可以讀出這32bit，而如果存放在奇地址開始的地方，就需要2個讀週期，並對兩次讀出的結果的高低字節進行拼湊才能得到該32bit數 據。顯然在讀取效率上下降很多。
二.編譯器是按照什麼樣的原則進行對齊的?
先讓我們看四個重要的基本概念：
1.數據類型自身的對齊值：
對於char型數據，其自身對齊值爲1，對於short型爲2，對於int,float,double類型，其自身對齊值爲4，單位字節。
2.結構體或者類的自身對齊值：其成員中自身對齊值最大的那個值。
3.指定對齊值：#pragma pack (value)時的指定對齊值value。
4.數據成員、結構體和類的有效對齊值：自身對齊值和指定對齊值中小的那個值。
有 了這些值，我們就可以很方便的來討論具體數據結構的成員和其自身的對齊方式。有效對齊值N是最終用來決定數據存放地址方式的值，最重要。有效對齊N，就是 表示“對齊在N上”，也就是說該數據的"存放起始地址%N=0".而數據結構中的數據變量都是按定義的先後順序來排放的。第一個數據變量的起始地址就是數 據結構的起始地址。結構體的成員變量要對齊排放，結構體本身也要根據自身的有效對齊值圓整(就是結構體成員變量佔用總長度需要是對結構體有效對齊值的整數 倍，結合下面例子理解)。這樣就不能理解上面的幾個例子的值了。
例子分析：
分析例子B；
struct B
{
char b;
int a;
short c;
};
假 設B從地址空間0x0000開始排放。該例子中沒有定義指定對齊值，在筆者環境下，該值默認爲4。第一個成員變量b的自身對齊值是1，比指定或者默認指定 對齊值4小，所以其有效對齊值爲1，所以其存放地址0x0000符合0x0000%1=0.第二個成員變量a，其自身對齊值爲4，所以有效對齊值也爲4， 所以只能存放在起始地址爲0x0004到0x0007這四個連續的字節空間中，複覈0x0004%4=0,且緊靠第一個變量。第三個變量c,自身對齊值爲 2，所以有效對齊值也是2，可以存放在0x0008到0x0009這兩個字節空間中，符合0x0008%2=0。所以從0x0000到0x0009存放的 都是B內容。再看數據結構B的自身對齊值爲其變量中最大對齊值(這裏是b）所以就是4，所以結構體的有效對齊值也是4。根據結構體圓整的要求， 0x0009到0x0000=10字節，（10＋2）％4＝0。所以0x0000A到0x000B也爲結構體B所佔用。故B從0x0000到0x000B 共有12個字節,sizeof(struct B)=12;其實如果就這一個就來說它已將滿足字節對齊了, 因爲它的起始地址是0,因此肯定是對齊的,之所以在後面補充2個字節,是因爲編譯器爲了實現結構數組的存取效率,試想如果我們定義了一個結構B的數組,那 麼第一個結構起始地址是0沒有問題,但是第二個結構呢?按照數組的定義,數組中所有元素都是緊挨着的,如果我們不把結構的大小補充爲4的整數倍,那麼下一 個結構的起始地址將是0x0000A,這顯然不能滿足結構的地址對齊了,因此我們要把結構補充成有效對齊大小的整數倍.其實諸如:對於char型數據，其 自身對齊值爲1，對於short型爲2，對於int,float類型，其自身對齊值爲4，,double自身對齊值爲8，這些已有類型的自身對齊值也是基於數組考慮的,只 是因爲這些類型的長度已知了,所以他們的自身對齊值也就已知了.
同理,分析上面例子C：
#pragma pack (2) /*指定按2字節對齊*/
struct C
{
char b;
int a;
short c;
};
#pragma pack () /*取消指定對齊，恢復缺省對齊*/
第 一個變量b的自身對齊值爲1，指定對齊值爲2，所以，其有效對齊值爲1，假設C從0x0000開始，那麼b存放在0x0000，符合0x0000%1= 0;第二個變量，自身對齊值爲4，指定對齊值爲2，所以有效對齊值爲2，所以順序存放在0x0002、0x0003、0x0004、0x0005四個連續 字節中，符合0x0002%2=0。第三個變量c的自身對齊值爲2，所以有效對齊值爲2，順序存放
在0x0006、0x0007中，符合 0x0006%2=0。所以從0x0000到0x00007共八字節存放的是C的變量。又C的自身對齊值爲4，所以C的有效對齊值爲2。又8%2=0,C 只佔用0x0000到0x0007的八個字節。所以sizeof(struct C)=8.
三.如何修改編譯器的默認對齊值?
1.在VC IDE中，可以這樣修改：[Project]|[Settings],c/c++選項卡Category的Code Generation選項的Struct Member Alignment中修改，默認是8字節。
2.在編碼時，可以這樣動態修改：#pragma pack .