06. 구조체 (Struct)

✅ 구조체란?

C 언어에서 구조체(struct)는 여러 자료형을 하나로 묶은 사용자 정의 자료형이다.

이는 멤버들의 자료형과 순서에 따라 구조체의 실제 메모리 크기가 달라질 수 있다.

그 이유는 정렬(Alignment)과 패딩(Padding) 때문이다.

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📌 구조체의 메모리 정렬(Alignment)

CPU는 성능을 위해 메모리에 데이터를 자료형에 맞게 정렬해서 저장하길 원한다.

자료형	크기(byte)	정렬 기준
char	1	1바이트 정렬
short	2	2바이트 정렬
int	4	4바이트 정렬
double	8	8바이트 정렬

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📌 정렬 기준이란?

→ 데이터는 자신의 정렬 단위의 배수인 주소에 저장되어야 함

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🧱 구조체 내부의 패딩(Padding)

서로 다른 크기의 멤버가 순서대로 배치되면,

정렬 기준을 맞추기 위해 중간에 빈 공간(Padding)이 삽입됨

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📌 예시

struct point {
    char x;    // 1 byte
    short y;   // 2 bytes
    int z;     // 4 bytes
};

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💡 메모리 배치도

멤버	오프셋	설명
x	0	1바이트
padding	1	1바이트 (y는 2바이트 정렬 필요)
y	2~3	short (2바이트 정렬 만족)
z	4~7	int (4바이트 정렬 만족)

 

구조체 크기: 8바이트

printf("sizeof(struct point): %zu\n", sizeof(struct point));  // 8

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📏 정렬이 없다면? (#pragma pack 사용)

#pragma pack(1)
struct point {
    char x;
    short y;
    int z;
};

→ 패딩이 사라져 메모리는 연속적으로 채워짐

→ 구조체 크기: 1(char) + 2(short) + 4(int) = 7바이트

⚠️ 하지만 정렬을 무시하면 성능 저하나 버스 에러가 발생할 수 있으니 주의!

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🔄 구조체의 크기 계산 요약

1. 각 멤버는 자신의 정렬 기준에 맞는 주소에 배치됨
2. 정렬 기준을 만족시키기 위해 중간에 padding이 삽입됨
3. 구조체 전체의 크기는 가장 큰 멤버의 정렬 기준의 배수가 되도록 정렬됨

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📌 예시 2: 멤버 순서에 따른 구조체 크기 변화

struct A {
    char a;
    int b;
    char c;
};  // 크기: 12바이트 (패딩 포함)

struct B {
    int b;
    char a;
    char c;
};  // 크기: 8바이트 (패딩 줄어듦)

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✅ 구조체 크기 최적화 팁

• 큰 자료형 → 작은 자료형 순서로 멤버 정렬
• 꼭 필요할 때만 #pragma pack 사용
• 배열 안의 구조체가 많을 경우, 패딩 절약이 메모리 효율에 큰 영향을 줄 수 있음

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✅ 마무리 요약

용어	의미
정렬 (Alignment)	멤버가 자신의 크기에 맞는 주소 위치에 정렬되어야 함
패딩 (Padding)	정렬을 만족시키기 위해 삽입되는 빈 공간
구조체 크기	멤버 + 패딩 포함, 가장 큰 멤버의 정렬 기준 배수로 맞춤
#pragma pack(n)	구조체 정렬을 강제로 제한하는 컴파일러 지시문