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c语言|结构体内存对齐-创新互联

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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目录
  • 一、学习小例子
    • 1. 思考代码
    • 2. VS2019运行结果
    • 图解
  • 二、了解对其规则
  • 三、存在此规则的原因

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？

struct S1
{char c1;
	int i;
	char c2;
};
struct S2
{char c1;
	char c2;
	int i;
};

int main()
{struct S1 s1;
	printf("%d\n", sizeof(struct S1));
	printf("%d\n", sizeof(struct S2));
	return 0;
}
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???

在这里插入图片描述

图解

在这里插入图片描述

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.

**加粗样式**

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。

在这里插入图片描述

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。

在这里插入图片描述

3.结构体总大小为大对齐数（每个成员变量都有一个对齐数）的整数倍。

在这里插入图片描述

c2最后占在了9偏移量处
结构体总大小为大对齐数：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大对齐数的整数倍处，结构体的整
体大小就是所有大对齐数（含嵌套结构体的对齐数）的整数倍。

struct S3
{double d; //8
	char c;   //1
	int i;    //4
};


struct S4
{char c1; //1
	struct S3 s3;  //16
	double d;  //8
};
int main()
{printf("%d\n", sizeof(struct S4));
	return 0;
}

在这里插入图片描述

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。

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