C语言详解结构体的内存对齐与大小计算 C语言详解结构体的内存对齐与

结构体的内存对齐

1、计算结构体的大小
2、结构体的对齐规则
3、为什么存在内存对齐？
4、总结

结构体的内存对齐
1、计算结构体的大小

struct S1{ char c1; // 1 byte，默认对齐数为8，所以c1的对齐数是1，第一个成员变量放在与结构体变量偏移量为0的地址处 int i; // 4 byte，默认对齐数为8，所以i的对齐数是4，所以i要放到偏移量为 4的整数倍的地址处 char c2; // 1 byte，默认对齐数为8，所以c2的对齐数是1，所以c2要放到偏移量为 1的整数倍的地址处 //最大对齐数是4 //成员大小为9，不是最大对齐数4的整数倍，所以结构体总大小为12}; printf("%d\n", sizeof(struct S1));

原理分析：

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【练习题】

// 练习1struct S2{ char c1; // 1 byte / 8，对齐数是1， char c2; // 1 byte / 8，对齐数是1， int i; // 4 byte / 8，对齐数是4， // 最大对齐数是4 // 成员大小为8，是最大对齐数的整数倍，所以结构体总大小为8}; printf("%d\n", sizeof(struct S2)); // 练习2struct S3{ char c; // 1/8，对齐数是1 int i; // 4/8，对齐数是4 double d; // 8/8，对齐数是8 // 最大对齐数是8 // 成员大小为16，是最大对齐数的整数倍，所以结构体总大小为16}; printf("%d\n", sizeof(struct S3)); // 练习3-结构体嵌套问题struct S4{ char c1; //1/8，对齐数是1 struct S3 s3; // 16 byte，【S3的最大对齐数是8】，所以s3要放到8的整数倍的地址处 double d; //8/8，对齐数是8 // 最大对齐数是8 // 成员大小为32，是最大对齐数的整数倍，所以结构体总大小为32}; printf("%d\n", sizeof(struct S4));

2、结构体的对齐规则
第一个成员变量在与结构体变量偏移量为 0 的地址处。
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」中的较小值。
VS中默认对齐数为「8」，Linux中没有对齐数

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。
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。

3、为什么存在内存对齐？
大部分的参考资料是这样说的：

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。（那我们就要将数据对齐到能够访问的这些地址处）
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。

4、总结
结构体的内存对齐是拿空间来换取时间的做法。
思考：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。

// 例如：struct S1{ char c1; // 1/8，对齐数是1 int i; // 4/8，对齐数是4 char c2; // 1/8，对齐数是1 // 最大对齐数是4 // 成员大小为9，不是最大对齐数的整数倍，所以结构体总大小为12}; struct S2{ char c1; // 1/8，对齐数是1 char c2; // 1/8，对齐数是1 int i; // 4/8，对齐数是4 // 最大对齐数是4 // 成员大小为8，是最大对齐数的整数倍，所以结构体总大小为8};

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