C# Struct的内存布局问题解答

问题：请说出以下struct的实例大小以及内存布局

struct struct1
{
    public byte a;
    public short b;
    public string c;
    public int d;
}

struct struct2
{
    public byte a;
    public long b;
    public byte c;
    public string d;
}

struct struct3
{
    byte a;
    byte b;
    long c;
}

struct struct4
{
    byte a;
    long b;
    byte c;
}

一会再看答案，看看和你的理解是不是有很大的出入？其实struct和class的内存布局都是由structlayoutattribute的构造参数：layoutkind枚举决定的，struct由编译器添加layoutkind.sequential，class由编译器添加的是layoutkind.auto。而sequential通过实验数据可以总结如下：

1. 对于不带引用类型的struct：按照定义的顺序排列，内存布局和c，c++规则相同。比如:

byte a;

byte b;

long c;

的大小是 a，b填充4字节，c填充8字节

byte a

long c

byte b

的大小是 a填充8字节，c填充8字节，b填充8字节

2. 对于带有引用类型的struct：大于4字节的字段 -> 引用字段 ->  小于4字节的字段

对于小于4字节的字段按照大小排列，如果大小相同按照定义顺序，内存布局和规则1相同。不过这里有个需要注意的地方就是如果字段还是一个struct类型的，那么这个字段始终排在最后。

所以上面的答案是：

struct1：c(4) -> d(4) -> b(2) ->a(2)

struct2：b(8) -> d(4) -> a(1)c(1)填充2字节

struct3: a(1)b(1)填充2字节 -> c(8)

struct4：a(1)填充7字节->b(8)->c(1)填充7字节

如果你想亲自动手实验一下的话需要使用sos.dll进行调试（关于sos配置和使用入门的文章博客园上有很多）以struct1为例：

struct1s1 = new struct1();

s1.a = 1;          

            s1.b = 15;

            s1.c = "c";

            s1.d = 32;

.load sos

已加载扩展c:\windows\microsoft.net\framework\v2.0.50727\sos.dll

!clrstack -a

pdb symbol for mscorwks.dll not loaded

os thread id: 0x15fc (5628)

esp       eip   

0041ee3c 03ba01aa test_console.class12.main()

    locals:

        0x0041ee84 = 0x01b02b0c

        0x0041ee74 = 0x00000020

        0x0041ee68 = 0x00000000

        0x0041ee50 = 0x00000000

0041f104 6ebd1b4c [gcframe: 0041f104]

.load sos

已加载扩展c:\windows\microsoft.net\framework\v2.0.50727\sos.dll

!name2ee *!test_console.struct1 //得到struct1的方法表地址

pdb symbol for mscorwks.dll not loaded

module: 6d5d1000 (mscorlib.dll)

--------------------------------------

module: 00192c5c (test_console.exe)

token: 0x02000012

methodtable: 00193828

eeclass: 007a45b4

name: test_console.struct1

!clrstack -a //得到struct1实例的栈上地址

os thread id: 0x1438 (5176)

esp       eip   

003eef0c 008f00c9 test_console.class12.main()

    locals:

        0x003eef1c = 0x01c12b0c

003ef17c 6ebd1b4c [gcframe: 003ef17c]

!dumpvc 00193828 0x003eef1c //查看值类型的layout

name: test_console.struct1

methodtable 00193828

eeclass: 007a45b4

size: 20(0x14) bytes

fields:

      mt    field   offset                 type vt     attr    value name

6d84340c  400001c        a          system.byte  1 instance        1 a

6d83e910  400001d        8         system.int16  1 instance       15 b

6d8408ec  400001e        0        system.string  0 instance 01c12b0c c

6d842b38  400001f        4         system.int32  1 instance       32 d

在内存窗口中可以看到内存布局为：

0x003eef1c  01c12b0c 00000020 0001000f

这里我要说明下使用dumpvc后会给出一个size，这里是20字节，比我们计算的结果多出8个字节，我的理解是因为引用类型有附加的8字节（syncblkindex + methodtableaddress）所以这里的size也加上了8.