结构体对齐

关于 C 语言中的结构体对齐

(1)什么是字节对齐

一个变量占用 n 个字节，则该变量的起始地址必须能够被n 整除，即: 存放起始地址 % n = 0 ，对于结构体而言，这个 n 取其成员种的数据类型占空间的值最大的那个。

(2)为什么要字节对齐

内存空间是按照字节来划分的，从理论上说对内存空间的访问可以从任何地址开始，但是在实际上不同架构的 CPU 为了提高访问内存的速度，就规定了对于某些类型的数据只能从特定的起始位置开始访问。这样就决定了各种数据类型只能按照相应的规则在内存空间中存放，而不能一个接一个的顺序排列。

举个例子，比如有些平台访问内存地址都从偶数地址开始，对于一个 int 型( 假设 32 位系统 )，如果从偶数地址开始的地方存放，这样一个读周期就可以读出这个 int 数据，但是如果从奇数地址开始的地址存放，就需要两个读周期，并对两次读出的结果的高低字节进行拼凑才能得到这个 int 数据，这样明显降低了读取的效率。

(3)如何进行字节对齐

每个成员按其类型的对齐参数 (通常是这个类型的大小 )和指定对齐参数 ( 不指定则取默认值 ) 中较小的一个对齐，并且结构的长度必须为所用过的所有对齐参数的整数倍 ,不够就补空字节。

这个规则有点苦涩，可以把这个规则分解一下，前半句的意思先获得对齐值后与指定对齐值进行比较 ,其中对齐值获得方式如下：

1. 数据类型的自身对齐值为：对于 char 型数据，其自身对齐值为 1 ，对于 short 型为

2 ，对于 int, long, float 类型，其自身对齐值为 4 ，对于 double 类型其自身对齐值为

8 ，单位为字节。

2. 结构体自身对齐值：其成员中自身对齐值最大的那个值。

其中指定对齐值获得方式如下：

#pragma pack (value) 时的指定对齐值 value 。

未指定则取默认值。

后半句的意思是主要是针对于结构体的长度而言，因为针对数据类型的成员，它仅有一个对齐参数，其本身的长度、于这个对齐参数，即 1 倍。对于结构体而言，它可能使用了多种数据类型，那么这句话翻译成对齐规则：每个成员的起始地址 % 自身对齐值 = 0 ，如果不等于0 则先补空字节直至这个表达式成立。

换句话说，对于结构体而言，结构体在在内存的存放顺序用如下规则即可映射出来：

( 一)每个成员的起始地址 % 每个成员的自身对齐值 = 0 ，如果不等于 0 则先补空字节直至这个表达式成立；

( 二 ) 结构体的长度必须为结构体的自身对齐值的整数倍, 不够就补空字节。

举个例子：

#pragmapack(8)

structA{

chara;

longb;

};

structB{

chara;

structAb;

longc;

};

structC{

chara;

structAb;

doublec;

};

structD{

chara;

structAb;

doublec;

intd;

};

structE{

chara;

intb;

structAc;

doubled;

};

对于 struct A 来说，对于 char 型数据，其自身对齐值为 1，对于 long 类型，其自身对齐值为 4, 结构体的自身对齐值取其成员最大的对齐值，即大小 4 。那么 struct A 在内存中的顺序步骤为：

(1) char a, 地址范围为 0x0000~0x0000, 起始地址为 0x0000, 满足 0x0000 % 1 = 0 ，这个成员字节对齐了。

(2) long b, 地址起始位置不能从 0x00001 开始，因为 0x0001 % 4 != 0, 所 以先补空字节， 直到 0x00003 结束， 即补 3 个字节的空字节， 从 0x00004 开始存放 b, 其地址范围为 0x00004~0x0007.

（二）.

b 占四位 )

型，其自身对齐值为 4. 故 struct B 的自身对齐值为 4。那么 structB 步骤为：

(1) char a, 地址范围为 0x0000~0x0000, 起始地址为 0x0000, 满足 0x0000 % 1 = 0 ，这个成员字节对齐了。

(2) struct A b, 地址起始位置不能从 0x00001 开始，因为 0x0001 % 4 != 0, 所以先补空字节，直到 0x00003 结束，即补 3 个字节的空字节，从 0x00004 开始存 放 b, 其地址范围为 0x00004~0x00011.

(3) Io ng c,地址起始位置从 0x000012 开始， 因为 0x0012 % 4 = 0，其地 址范围为 0x00012~0x0015.

(4) 此时成员都存放结束, 结构体长度为 16 ,为结构体自身对齐值的 4 倍,符合条件 （二）. 此时满足条件 （一）和条件 （二） ， struct B 中各成员在内存中的位置为： a*** b c ,

(3) 此时成员都存放结束，结构体长度为 8 ，为结构体自身对齐值的 2 倍，符合条件

此时满足条件 (一)和条件 (二) ， struct A 中各成员在内存中的位置为： a*** b ,si zeof （struct A ） = 8。( 每个星号代表一位， 成员各自代表自己所占的位， 比如 a 占一位，

对于 struct B ，里面有个类型为 struct A 的成员 b 自身对齐值为 4 ，对于 long 类

在内存中的顺序