c 结构体内存对齐详解

0x00简介

首先要知道结构体的对齐规制

1.第一个成员在结构体变量偏移量为0的地址处

2.其他成员变量对齐到某个数字的整数倍的地址处

对齐数=编辑器默认的一个对齐数与该成员大小的较小值

vs中默认的值为8

gcc 没有默认就是累加

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

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，结构体的整数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

0x01结构体

如下代码

#include <string.h>

#include <stdio.h>

struct s1

{

    char c1;

    int a;

    char c2;

};

struct s2

{

    char c1;

    char c2;

    int a;

};

int  main()

{

    struct s1 s1 = { 0 };

    printf("%d", sizeof(s1));

    struct s2 s2 = { 0 };

    printf("%d", sizeof(s2));

    return 0;

}

s1 的偏移量大小计算就是：

从上到下

char c1;

他的字节是1 就是 1/8 取最小值第一个就是1 此时偏移量大小就是1

int a;

他的字节是4 就是 4/8 取最小值就是4 偏移量大小应该是4的倍数前面1就要填充3个就是 4 在加int 此时偏移量大小就是8

char c2;

他的字节是1 就是 1/8 取最小值第一个就是1 由于他是最后一个完了就是结构体此时偏移量是8+1=9 但是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）的整数倍他个结构体最大对齐数是4 所以9不是4的倍数要在填充3个就是12个长度

s2的偏移量大小计算就是：

char c1;

他的字节是1 就是 1/8 取最小值第一个就是1 此时偏移量大小就是1

char c2;

他的字节是1 就是 1/8 取最小值第一个就是1 此时偏移量大小就是2

int a;

他的字节是4 就是 4/8 取最小值就是4 偏移量大小应该是4的倍数前面是2就要填充2个就是 4 在加int 此时偏移量大小就是8 正好是4的倍数不用在加了

这时查看输出结果

12

8

0x02结构体嵌套

这里我们在看一个结构体嵌套的代码

#include <string.h>

#include <stdio.h>

struct s3

{

    double d;

    char  c;

    int i;

};

struct s4

{

    char c;

    struct s3 s3;

    double d;

};

int  main()

{

    printf("%d", sizeof(struct s4));

    return 0;

}

先计算s3结构体的大小

double d;

他的字节是8 就是 8/8 取最小值第一个就是8 此时偏移量大小就是8

char  c;

他的字节是1 就是 1/8 取最小值 1 此时偏移量大小就是9

int i;

他的字节是4 就是 4/8 取最小值 4 前面偏移量是9 不是4的倍数要加3个填充就是12 在加int 此时偏移量大小就是16 结构体最大对齐数是8所以要是8的倍数正好是8的倍数不用加了

再来计算s4的结构体大小

char c;

他的字节是1 就是 1/8 取最小值 1 此时偏移量大小就是1

struct s3 s3;

他的字节是16 结构体的最大对齐数是8 只需要前面是8的倍数就行了前面是1 要补齐7个就是1+7+16=24

double d;

他是8个字节就是8/8 取最小值8 前面偏移量是24 为8的倍数不用填充直接+8 就是32 此时结构体结束最大对齐数是8 32正好是8的倍数不用在填充

这个结构体就是32偏移量

0x03为什么要对齐？

1.平台原因：不是所有的硬件都可以在任意地址上读数据。

2.性能原因：内存对齐就是拿空间换时间

0x04 修改默认对齐数

主要是使用#pragma这个预处理指令。改名默认对齐数

#pragma pack(1)

struct s3

{

    double d;

    char  c;

    int i;

};

#pragma pack()

这里写1 就是和gcc一样的计算方式了直接就是里面变量字节相加

这里是13

如果没用到pragma 考虑到性能结构体变量声明应该是字节小到大例如：

struct s3

{

    char  c;

    char  c1;

    char  c2;

    int i;

    double d;

};