C++ struct面试题：内存对齐与sizeof探究

本文档主要讨论了在C++面试中遇到的经典struct问题，特别是关于sizeof运算符在不同类型struct中的应用以及内存布局的理解。首先，作者分享了几组struct定义，包括`y`、`yy`、`yyy`、`yyyy`和`yyyyy`，它们在内存中分别存储了不同的数据类型： 1. `struct y` 包含long、char、short和char四种类型，其大小为12字节。这表明基本类型的存储大小（long 8字节、char 1字节、short 2字节）加上字节对齐的要求导致了整个结构的字节数。由于C++默认为成员变量提供足够的对齐空间，即使某些类型较小，也会在内存中填充零值以达到字节对齐。 2. `struct yy` 与`y`类似，但将int替换为short，虽然数据类型变小，但由于long和short之间可能存在的对齐需求，导致整体结构的大小变为16字节。这种变化可能是因为long的对齐要求高于short。 3. `struct yyy` 将int移到了short后面，虽然类型减少了1字节，但由于long和short的对齐差异，加上前面的long和short共占据了10字节，所以总大小仍然是16字节。 4. `struct yyyy` 有一个char在最前面，接着是short、long和char，其中char不需额外对齐，但short和long可能会引起额外的填充，因此最终大小为12字节。 5. `struct yyy` 最后一个版本，同样因为对齐原因，尽管long和long之间无需额外填充，但前面的long和short已经占据了10字节，再加上剩余的成员，整体大小还是16字节。 在代码示例中，通过`printf`函数计算`sizeof`操作的结果，可以看到这些结构的大小并不总是直观地按照成员类型大小累加。作者还展示了`struct y`中各成员的地址，这有助于理解C++中的内存布局，尤其是在考虑字节对齐时，即使类型小，也会为满足对齐规则而占用额外的空间。 总结来说，面试者应熟练掌握C++中struct的内存分配规则，包括类型大小、字节对齐和成员的顺序对内存占用的影响，这样才能在面试中准确解释类似题目。同时，理解sizeof运算符在实际应用中的行为对于正确处理内存管理至关重要。