c语言|结构体内存对齐

作者：佳佳要学习
时间：2022年9月25日
本章内容：结构体内存对齐
作者想说：如本文有错误之处，可以留言，感谢！

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一、学习小例子

1. 思考代码

定义了两个结构体S1与S2，成员变量只有顺序不一致。
当在计算两个结构体的占内存大小的时候，会有什么区别呢？

structS1{char c1;int i;char c2;};structS2{char c1;char c2;int i;};intmain(){structS1 s1;printf("%d\n",sizeof(structS1));printf("%d\n",sizeof(structS2));return0;}

2. VS2019运行结果

来，看一下！
S1 居然 比 S2 大了 4个字节！
那是为什么呢???

图解

二、了解对其规则

1.第一个成员在与结构体变量偏移量为0的地址处.

扩展：
offsetof：用来计算结构体成员相对于起始位置的偏移量。

2.其他成员变量要对齐到某个数字（对齐数）的整数倍的地址处。
对齐数 = 编译器默认的一个对齐数 与 该成员大小的较小值。

解释：
c1成员char类型占1个字节，偏移量为0。
i 成员int类型占4个字节，vs编辑器默认为8字节，选较小值：4
因为，在偏移量1处不是整数倍的地址处。
所以，一直往下找，找到偏移量4处，开始存放4个字节的i成员变量。

3.结构体总大小为最大对齐数（每个成员变量都有一个对齐数）的整数倍。

c2最后占在了9偏移量处
结构体总大小为最大对齐数：4
不满足，第三条。

所以要继续往下找，找到12偏移量处
得到该结构体占内存大小:12

4.如果嵌套了结构体的情况，嵌套的结构体对齐到自己的最大对齐数的整数倍处，结构体的整
体大小就是所有最大对齐数（含嵌套结构体的对齐数）的整数倍。

structS3{double d;//8char c;//1int i;//4};structS4{char c1;//1structS3 s3;//16double d;//8};intmain(){printf("%d\n",sizeof(structS4));return0;}

c1 ：占一个字节，偏移量：0
s3是一个结构体(共占16字节)，结构体成员最大是：8字节,
所以，我们需要从8开始，进行存放s3成员变量。

d是float类型，从24偏移量处开始，24是8的倍数。
从24开始存放d的变量，占8个字节

一共是32个字节

三、存在此规则的原因

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。

1. 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。 结构体的内存对齐是拿空间来换取时间的做法。

那在设计结构体的时候，我们既要满足对齐，又要节省空间，如何做到：让占用空间小的成员尽量集中在一起。