C语言中结构体与内存对齐实例解析 C语言中结构体与内存对齐实例

1.结构体类型
C语言中的2种类型：原生类型和自定义类型，结构体类型是一种自定义类型。
2.结构体使用时先定义结构体类型再用类型定义变量
-> 结构体定义时需要先定义结构体类型，然后再用类型来定义变量。
-> 也可以在定义结构体类型的同时定义结构体变量。

// 定义类型struct people{ char name[20]; int age; }; // 定义类型的同时定义变量。struct student{ char name[20]; int age; }s1; // 将类型struct student重命名为s1，s1是一个类型名，不是变量typedef struct student{ char name[20]; int age; }s1;

3.从数组到结构体的进步之处
-> 结构体可以认为是从数组发展而来的。
-> 数组有2个明显的缺陷：第一个是定义时必须明确给出大小，且这个大小在以后不能再更改；第二个是数组要求所有的元素的类型必须一致。
-> 结构体是用来解决数组的第二个缺陷的，可以将结构体理解为一个其中元素类型可以不相同的数组。
4.结构体变量中的元素如何访问？
-> 数组中元素的访问方式：表面上有2种方式（数组下标方式和指针方式）；实质上都是指针方式访问。
-> 结构体变量中的元素访问方式：只有一种，用 . 或者->的方式来访问。

struct score{ int a; int b; int c; }; struct myStruct{ int a; // 4 double b; // 8 char c; }; intmain(){ struct myStruct s1; s1.a = 12; // int *p = (int *)&s1; *p = 12; s1.b = 4.4; // double *p = (double *)(&s1 + 4); *p = 4.4; s1.c = 'a'; // char *p = (char *)((int)&s1 + 12); *p = 'a'; int a[3]; // 3个学生的成绩，数组方式 score s; // 3个学生的成绩，结构体的方式 s.a = 12; // 编译器在内部还是转成指针式访问 int *p = s; *(p+0) = 12; s.b = 44; // int *p = s; *(p+1) = 44; s.c = 64; // int *p = s; *(p+2) = 44; }

5.结构体的对齐访问
什么是结构体对齐访问:

//定义一个结构体struct s{ char c; //c实际占4字节，而不是1字节 int b; // 4}; int main(void){ struct s s1; s1.c = 't'; s1.b = 12; char *p1 = (char *)(&s1); printf("*p1 = %c.\n", *p1); // t int *p2 = (int *)((int)&s1 + 1); printf("*p2 = %d.\n", *p2); // 201852036.得到一个奇怪的数字 int *p3 = (int *)((int)&s1 + 4); printf("*p3 = %d.\n", *p3); // 12. printf("sizeof(struct s) = %d.\n", sizeof(struct s)); 结果是8 return 0; }

6.结构体为何要对齐访问
-> 结构体中元素对齐访问主要原因是为了配合硬件，也就是说硬件本身有物理上的限制，如果对齐排布和访问会提高效率，否则会大大降低效率。
-> 对比对齐访问和不对齐访问：对齐访问牺牲了内存空间，换取了速度性能；而非对齐访问牺牲了访问速度性能，换取了内存空间的完全利用。
7.结构体对齐实例

struct mystruct1{// 1字节对齐4字节对齐int a; // 44char b; // 12(1+1)short c; // 22}; int main(){ printf("sizeof(struct mystruct1) = %d.\n", sizeof(struct mystruct1)); //8 return 0; }

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分析：首先是整个结构体，整个结构体变量4字节对齐是由编译器保证的，我们不用操心。第一个元素a，a的开始地址就是整个结构体的开始地址，所以自然是4字节对齐的。但是a的结束地址要由下一个元素说了算。第二个元素b，因为上一个元素a本身占4字节，本身就是对齐的。所以留给b的开始地址也是4字节对齐地址，所以b可以直接放。 b的起始地址定了后，结束地址不能定（因为可能需要填充），结束地址要看下一个元素来定。然后是第三个元素c，short类型需要2字节对齐（short类型元素必须放在类似0，2，4，8这样的地址处，不能放在1，3这样的奇数地址处），因此c不能紧挨着b来存放，解决方案是在b之后添加1 字节的填，然后再开始放c。c放完之后还没结束，当整个结构体的所有元素都对齐存放后，还没结束，因为整个结构体大小还要是4的整数倍。

typedef struct mystruct2{// 1字节对齐4字节对齐char a; // 14(1+3)int b; // 44short c; // 24(2+2)}MyS2; int main(){ printf("sizeof(struct mystruct2) = %d.\n", sizeof(struct mystruct2)); //12 return 0; }

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struct mystruct1{//1字节对齐4字节对齐int a; // 44char b; // 12(1+1)short c; // 22}; typedef struct myStruct5{// 1字节对齐4字节对齐int a; // 44struct mystruct1 s1; // 78double b; // 88int c; // 44 }MyS5; int main(){ printf("sizeof(struct mystruct5) = %d.\n", sizeof(MyS5)); //24 return 0; }

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struct stu{// 1字节对齐4字节对齐 char sex; // 14(1+3) int length; // 44 char name[10]; // 1012(10+2)}; int main(){ printf("sizeof(struct stu) = %d.\n", sizeof(struct stu)); //20 return 0; }