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C语言程序中结构体的内存对齐详解

发布：2023-03-10 14:00:01 59

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C语言结构体内存对齐

一、为什么存在内存对齐

1.平台原因(移植原因)：不是所有的硬件平台都能访问任意地址上的任意数据的；某些硬件平台只能在某些地址处取某些特定类型的数据，否则抛出硬件异常。

2. 性能原因：数据结构(尤其是栈)应该尽可能地在自然边界上对齐。原因在于，为了访问未对齐的内存，处理器需要作两次内存访问；而对齐的内存访问仅需要一次访问。

总的来说结构体的内存对齐是拿空间来换取时间的做法。

二、结构体的内存对齐四规则

默认情况：默认的对齐值 8字节

1.基本数据类型有一个对齐值

2.自定义类型有一个对齐值 = 内部成员类型的最大值

3.程序的指定对齐值：#pragma pack(n) n == 2的幂次方 n可以等于2 4 8 16 …

4.程序的有效对齐值：程序的指定对齐值和数据类型对齐值得较小值

三、举例

例1

typedef struct Test //8
{
	char a;     //1 + 7
	double b;   //8 
	int c;      //4 + 4
}Test;
void main()
{
	Test t;
	printf("Test size = %d", sizeof(Test));
}

分析：

char类型占一个字节，double类型占八个字节，int占四个字节；根据其对齐规则，内部成员类型的最大值为double（8个字节），所以char类型要补齐另外的七个字节，加上int的四个字节，一共是：1+7+8+4 = 20，此时20不是8的倍数，因此int要补四个字节。

结果：

例2

typedef struct Test //8
{
	char a;     //1 + 3
	int c;      //4
	double b;   //8
}Test;
void main()
{
	Test t;
	printf("Test size = %d", sizeof(Test));

}

分析同上

结果：

例3

typedef struct Test
{
	short a; //2 + 6
	struct
	{
		int b;   //4 + 4
		double c;//8
		char d;  //1 + 7
	};
	int e;    //4 + 4
}Test;
void main()
{
	Test t;
	printf("Test size = %d", sizeof(Test));
}

结果：

例4 程序中有指定对齐值时

#pragma pack(2)
typedef struct Test
{
	short a; //2
	struct
	{
		int b;   //4
		double c;//8
		char d;  //1 + 1
	};//14
	int e;    //4
}Test;
void main()
{
	Test t;
	printf("Test size = %d", sizeof(Test));
}

结果：