面试题：C语言结构体嵌套与内存对齐

内存布局分析

结构体B的内存布局：
- 结构体B包含两个short类型成员。short类型通常在32位和64位系统上都是2字节。由于结构体B没有更复杂的嵌套，其内存占用为2 + 2 = 4字节，因为short类型本身占用2字节，且没有跨越自然对齐边界的情况。
结构体A的内存布局：
- 结构体A包含一个char类型成员（1字节），一个int类型成员（通常在32位和64位系统上是4字节），以及一个结构体B（4字节）。
- 内存对齐原则规定，结构体的成员变量要按照其自身大小的整数倍进行对齐。char类型成员占用1字节，但为了满足后续int类型成员的4字节对齐，它后面会填充3字节，使得char及其填充字节共占4字节。
- int类型成员自然对齐在4字节边界，占用4字节。
- 结构体B本身占用4字节，且它也自然对齐在4字节边界（因为它的大小是4字节）。
- 所以结构体A总的内存占用为4（char及填充） + 4（int） + 4（结构体B） = 12字节。

内存对齐原则影响分析

内存对齐原则是为了提高CPU访问内存的效率。CPU在访问内存时，通常以特定大小（如4字节、8字节等）的块进行读取。如果结构体成员按照其自身大小的整数倍对齐，CPU可以一次读取一个完整的成员，而不需要进行额外的操作来处理跨越多个内存块的成员。例如，如果int类型成员没有对齐到4字节边界，CPU可能需要进行两次读取，并对结果进行合并，这会降低访问效率。

代码验证

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>

// 定义结构体B
typedef struct {
    short s1;
    short s2;
} B;

// 定义结构体A
typedef struct {
    char c;
    int i;
    B b;
} A;

int main() {
    printf("Size of struct B: %zu bytes\n", sizeof(B));
    printf("Size of struct A: %zu bytes\n", sizeof(A));
    return 0;
}

在上述代码中，sizeof(B)输出为4，sizeof(A)输出为12，验证了我们之前的分析。在不同的编译器和系统环境下，结果可能会因为内存对齐的具体实现而略有不同，但基本的对齐原则是一致的。

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面试题：C语言结构体嵌套与内存对齐

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