Отступ в структуре

Второй вопрос определяется реализацией (и на самом деле, первый, но я покажу вам, почему вы получаете интервал, который получаете независимо). Ваша платформа, по-видимому, 64-битная, и, как таковые, ваши указатели данных также (64-битные). С этим мы заглянем в структуры.

Stru_12

typedef struct 
{
   int i;
   char *str;
} stru_12;

Он выровнен, поэтому str всегда попадает на 8-байтовую границу, включая непрерывную последовательность (массив). Для этого между i и str вводятся 4 байта заполнения.

0x0000 i    - length=4
0x0004 pad  - length=4
0x0008 ptr  - length=8
======================
Total               16

Массив из них всегда будет иметь ptr на 8-байтовой границе при условии, что массив начинается с указанного (что так и будет). Поскольку добавление заполнения между i и str также увеличило размер структуры до кратного 8, никаких дополнительных заполнений не требуется.

Stru_13

Теперь рассмотрим, как это достигается с помощью этого:

typedef struct 
{
    int i;
    char *str;
    char c;
} stru_13;

То же заполнение будет применяться между i и str, чтобы снова разместить str на 8-байтовой границе, но добавление c усложняет ситуацию. Чтобы указатели всегда находились на 8-байтовых границах (включая последовательность / массив этих структур), структуре необходимо заполнение хвостом, но насколько? Что ж, я надеюсь, очевидно, что общий размер структуры должен быть кратен 8, чтобы гарантировать правильное выравнивание любых встроенных указателей (которые также кратны 8). В этом случае добавляются семь байтов хвостового заполнения, чтобы довести размер до 24 байтов:

0x0000 i    - length=4
0x0004 pad  - length=4
0x0008 ptr  - length=8
0x0010 c    - length=1
0x0011 pad  - length=7
======================
Total               24

Stru_13 (часть двух)

Так что попробуйте это. Что вы думаете о тех же полях, которые были у нас раньше, но в другом порядке, в результате получится:

typedef struct 
{
    char *str;
    int i;
    char c;
} stru_13;

Что ж, мы знаем, что хотим str на 8-байтовой границе и i на 4-байтовой границе, и, честно говоря, наплевать на c (всегда горничная невесты):

0x0000 ptr  - length=8
0x0008 i    - length=4
0x000c c    - length=1
0x000d pad  - length=3
======================
Total               16

Запустите это в своей тестовой программе, и вы увидите, что она работает так же, как и мы выше. Он сокращается до 16 байт. Все, что мы сделали, это изменили порядок на более компактный макет, который все еще поддерживает наши требования, и мы уменьшили представление по умолчанию на 8 байтов (одна треть исходной структуры с предыдущим макетом). Сказать, что это важная вещь, которую нужно убрать из всего этого, было бы преуменьшением.

Указатели должны быть правильно выровнены, чтобы ЦП мог их использовать.

В C / C ++ структуры должны работать в массивах, поэтому конец структуры дополняется в этом отношении.

struct A
{
    char a;
    // 7 bytes of padding
    char *p;
    char b;
    // 7 bytes of padding
};

A array[3];  // the last padding is important to do this

В такой структуре p должен быть выровнен, чтобы процессор мог читать указатель без генерации ошибки (32-битные процессоры INTEL могут быть настроены без ошибок для невыровненных данных, но это не очень хорошая идея: он медленнее и часто пропускает об ошибках, которые являются ошибками. 64-битные процессоры имеют больше ограничений в этой области.)

Итак, поскольку вы используете 64-битную версию, размер указателя составляет 8 байтов, а выравнивание непосредственно перед указателем должно быть кратным 8.

Точно так же общий размер структуры должен быть кратным наибольшему типу в структуре, здесь он равен 8, поэтому он дополняет в конце следующие 8 байтов.

На самом деле есть только 2 случая, когда вы должны беспокоиться об этом: (1) создание структуры для сохранения в файле и (2) создание структуры, которую вы будете размещать в очень большом количестве. Во всех остальных случаях не беспокойтесь об этом.