2. 结构体内存对齐

2024-04-01 01:36

文章标签 结构对齐体内

本文主要是介绍2. 结构体内存对齐，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

2. 结构体内存对齐

2.1 对齐规则
2.2 为什么存在内存对齐?
2.3 修改默认对齐数

掌握了结构体的基本使用了。
现在我们深⼊讨论⼀个问题：计算结构体的大小。
这也是⼀个特别热门的考点：结构体内存对齐

2.1 对齐规则

首先得掌握结构体的对齐规则：
1. 结构体的第⼀个成员对齐到和结构体变量起始位置偏移量为0的地址处
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变量大小的较小值。

VS 中默认的值为 8
Linux中 gcc 没有默认对齐数，对齐数就是成员自身的大小
3. 结构体总大小为最大对齐数（结构体中每个成员变量都有一个对齐数，所有对齐数中最大的）的整数倍。
4. 如果嵌套了结构体的情况，嵌套的结构体成员对齐到自己的成员中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（含嵌套结构体中成员的对齐数）的整数倍。

//练习1
struct S1
{char c1;int i;char c2;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S1));
//练习2
struct S2
{char c1;char c2;int i;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S2));
//练习3
struct S3
{double d;char c;int i;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S3));
//练习4-结构体嵌套问题
struct S4
{char c1;struct S3 s3;double d;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S4));

2.2 为什么存在内存对齐?

大部分的参考资料都是这样说的：
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。假设⼀个处理器总是从内存中取8个字节，则地址必须是8的倍数。如果我们能保证将所有的double类型的数据的地址都对⻬成8的倍数，那么就可以用⼀个内存操作来读或者写值了。否则，我们可能需要执⾏两次内存访问，因为对象可能被分放在两
个8字节内存块中。
总体来说：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

1 //例如：
2 struct S1
3 {
4 char c1;
5 int i;
6 char c2;
7 };
8
9 struct S2
10 {
11 char c1;
12 char c2;
13 int i;
14 }

S1 和 S2 类型的成员⼀模⼀样，但是 S1 和 S2 所占空间的大小有了⼀些区别。

2.3 修改默认对齐数

#pragma 这个预处理指令，可以改变编译器的默认对齐数。

#include <stdio.h>
#pragma pack(1)//设置默认对⻬数为1
struct S
{char c1;int i;char c2;
};
#pragma pack()//取消设置的对⻬数，还原为默认
int main()
{//输出的结果是什么？printf("%d\n", sizeof(struct S));return 0;
}