اندازه ساختارها (struct) در زبان C
در زبان برنامه‌نویسی C، ساختارها (struct) یکی از ابزارهای قدرتمند برای گروه‌بندی متغیرهای مرتبط هستند. اما محاسبه اندازه دقیق یک ساختار گاهی چالش‌برانگیز است زیرا به عوامل مختلفی مانند ترتیب اعضا، padding و معماری پردازنده بستگی دارد.
عوامل مؤثر بر اندازه ساختارها
برخلاف انتظار، اندازه یک ساختار همیشه برابر با مجموع اندازه اعضای آن نیست. کامپایلرها برای بهینه‌سازی دسترسی به حافظه، ممکن است padding (فضای خالی) بین اعضا اضافه کنند. این کار باعث می‌شود اعضای ساختار در آدرس‌های حافظه هم‌تراز (aligned) قرار بگیرند که دسترسی به آنها را سریع‌تر می‌کند.
| عامل |
تأثیر |
| ترتیب اعضا |
چیدمان هوشمندانه اعضا می‌تواند padding را کاهش دهد |
| معماری پردازنده |
پردازنده‌های 32 بیتی و 64 بیتی قوانین هم‌ترازی متفاوتی دارند |
| تنظیمات کامپایلر |
بعضی کامپایلرها امکان کنترل padding را می‌دهند |
مثال عملی محاسبه اندازه ساختار
فرض کنید ساختار زیر را تعریف کرده‌ایم:
struct Example {
char a;
int b;
char c;
};
در یک سیستم 32 بیتی، اندازه این ساختار احتمالاً 12 بایت خواهد بود (نه 6 بایت که مجموع ساده اعضا است). دلیل این موضوع padding اضافه شده توسط کامپایلر برای هم‌ترازی صحیح اعضای integer است.
بهینه‌سازی اندازه ساختارها
برای کاهش اندازه ساختارها می‌توانید این راهکارها را امتحان کنید:
- چیدمان هوشمند اعضا: اعضای بزرگ‌تر را اول قرار دهید
- استفاده از pragma pack: در بعضی کامپایلرها می‌توان padding را کنترل کرد
- اعضای هم‌نوع را کنار هم بگذارید: این کار padding را به حداقل می‌رساند
برای اطلاعات بیشتر درباره اندازه انواع داده‌ها در C می‌توانید به این منبع مراجعه کنید: وارد شوید
نتیجه‌گیری
درک اندازه واقعی ساختارها برای برنامه‌نویسان C حیاتی است، به ویژه هنگام کار با حافظه محدود یا انتقال داده بین سیستم‌های مختلف. با استفاده از تکنیک‌های بهینه‌سازی و درک رفتار کامپایلر، می‌توانید ساختارهای کارآمدتری طراحی کنید.
