面试题：C语言结构体嵌套对齐分析

Question

考虑以下C语言结构体定义： ```c struct Inner { short a; char b; }; struct Outer { struct Inner inner; int c; char d; }; ``` 在64位系统中，`char`按1字节对齐，`short`按2字节对齐，`int`按4字节对齐。计算`Outer`结构体的大小，并详细解释结构体嵌套时对齐规则是如何应用的。

Answer 1

1. 计算Outer结构体的大小：
   • 首先看struct Inner：
     • short a占2字节，按2字节对齐。
     • char b占1字节，因为short按2字节对齐，char会补齐到2字节边界，所以struct Inner大小为4字节。
   • 接着看struct Outer：
     • struct Inner inner大小为4字节。
     • int c占4字节，按4字节对齐，它从4字节边界开始存储，这里刚好满足对齐要求。
     • char d占1字节，int按4字节对齐，char会补齐到4字节边界，所以struct Outer大小为4 + 4 + 4 = 12字节。
2. 结构体嵌套时对齐规则：
   • 结构体成员按照定义顺序存储。
   • 每个成员的偏移量（相对于结构体起始地址的距离）必须是其自身对齐字节数的倍数。如果当前位置不满足对齐要求，编译器会在成员之间插入填充字节。
   • 结构体的总大小必须是其最大对齐成员对齐字节数的倍数。在struct Outer中，最大对齐成员是int，对齐字节数为4，12是4的倍数，满足该规则。

所以，struct Outer的大小是12字节。