C 語言結構體位元組對齊與大小計算規則詳解

結構體大小並非單純成員大小之和，而是受「對齊規則」支配：結構體總大小必須是「最大成員類型大小」的整數倍，且各成員偏移量需滿足自身對齊需求。

實例演算

typedef struct Student {
    short id;       // 2 bytes
    char  name[15]; // 15 bytes
    int   age;      // 4 bytes
    char  num;      // 1 byte
} Student;

1. id 偏移 0，大小 2
2. name[15] 偏移 2，大小 15 → 佔用 2~16
3. age 需 4-byte 對齊，下一個 4 的倍數是 20，故偏移 20，大小 4 → 佔用 20~23
4. num 偏移 24，大小 1 → 佔用 24
5. 目前總計 25 bytes，最大成員 int 為 4 bytes，補齊到 28（4 的倍數）

結論：sizeof(Student) = 28 bytes

核心規則速查

• 結構體起始位址為最大成員對齊數的倍數
• 每個成員偏移量必須是自身大小的倍數（或編譯器指定的打包對齊數）
• 結構體總大小為最大對齊數的倍數，不足補齊
• #pragma pack(n) 可強制指定對齊數，但可能導致非對齊存取效能下降

驗證技巧

編譯後可用 offsetof 巨集或觀察編譯器輸出的映像檔 .bss/.data 區段大小確認實際佈局。