深度刨析 结构体内存对齐(C语言)

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一.结构体在内存中是如何分配的


1.计算结构体大小  ​编辑


2.宏offsetof


二.结构体内存对齐


1.结构体内存对齐规则


2. 结构体数据在内存中的存储


三.为什么存在结构体内存对齐



一.结构体在内存中是如何分配的

1.计算结构体大小

经过sizeof算出 struct S1 类型的 s1 所占的字节数为16 字节。 那是为什么呢?


俩个 int  俩个char  4+4+1+1=10? 屏幕前的你是不是 是这样认为的呢?

但是为什么输出的就是16 呢????

我们先用 宏函数offsetof 来看看

2.宏offsetof

C 语言库  宏函数 offsetof

offsetof 头文件是 #include<stdef.h>

他的定义是  :offsetof(type,member)//返回mem

宏基算 member 相较于 type 起始位置的偏移量

我们看到的是  i  的起始位置为  0

c  的起始位置为 4

z  的起始位置为  8

w 的起始位置为 12

那这样 w 是 char 类型 所占 一个字节  那为什么最后的结果是16呢???

想了解这个  就得 知道结构体内存对齐了  来看看在内存中 到底是如何存储数据的

二.结构体内存对齐

1.结构体内存对齐规则

首先说一下结构体内存对齐的对齐规则:


1. 第一个成员在与结构体变量偏移量为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 该成员大小的较小值。



VS中默认的值为  Linux 中无默认对齐数(对齐数是结构体成员自身大小)



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



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。

了解规则后 我们来看看 s1 在内存中的分布是什么样子的

2. 结构体数据在内存中的存储


因为文字不好讲清  请配和规则看图文解释

三.为什么存在结构体内存对齐

大部分的参考资料都是如是说的:


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。

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



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