C语言结构体对齐问题

C语言结构体对齐问题

1。几个结构体例子：

struct{

short a1;

short a2;

short a3;

}A;

struct{

long a1;

short a2;

}B;

sizeof( A)=6, sizeof( B)=8,为什么？

注：sizeof(short)=2,sizeof(long)=4

因为：“成员对齐有一个重要的条件，即每个成员按自己的方式对齐。其对齐的规则是，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(这里默认是8字节)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。”(引用)

结构体A中有3个short类型变量，各自以2字节对齐，结构体对齐参数按默认的8字节对齐，则a1,a2,a3都取2字节对齐，则sizeof(A)为6，其也是2的整数倍；

B中a1为4字节对齐，a2为2字节对齐，结构体默认对齐参数为8，则a1取4字节对齐，a2取2字节对齐，结构体大小6字节，6不为4的整数倍，补空字节，增到8时，符合所有条件，则sizeof(B)为8；

可以设置成对齐的

#pragma pack(1)

#pragma pack(push)

#pragma pack(1)

struct{

short a1;

short a2;

short a3;

}A;

struct{

long a1;

short a2;

}B;

#pragma pack(pop)

结果为sizeof( A)=6,sizeof( B)=6 ************************

#pragma pack(8)

struct S1{

char a;

long b;

};

struct S2 {

char c;

struct S1 d;

long long e;

};

#pragma pack()

sizeof(S2)结果为24.

成员对齐有一个重要的条件，即每个成员分别对齐，即每个成员按自己的方式对齐。

也就是说上面虽然指定了按8字节对齐，但并不是所有的成员都是以8字节对齐。其对齐的规则是，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(这里是8字节)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。

S1中，成员a是1字节默认按1字节对齐，指定对齐参数为8，这两个值中取1，a按1字节对齐；成员b是4个字节，默认是按4字节对齐，这时就按4字节对齐，所以sizeof(S1)应该为8；

S2 中，c和S1中的a一样,按1字节对齐，而d 是个结构，它是8个字节，它按什么对齐呢?对于结构来说，它的默认对齐方式就是它的所有成员使用的对齐参数中最大的一个，S1的就是4.所以,成员d就是按4字节对齐。成员e是8个字节，它是默认按8字节对齐,和指定的一样，所以它对到8字节的边界上,这时，已经使用了12个字节了，所以又添加了4个字节的空,从第16个字节开始放置成员e。这时，长度为24，已经可以被8(成员e按8字节对齐)整除.这样，一共使用了24个字节。

a b

S1的内存布局：1***, 1111,

c S1.a S1.b e

S2的内存布局：1***, 1***, 1111, ****11111111

这里有三点很重要：

1.每个成员分别按自己的方式对齐,并能最小化长度

2.复杂类型(如结构)的默认对齐方式是它最长的成员的对齐方式,这样在成员是复杂类型时，可以最小化长度

3.对齐后的长度必须是成员中最大的对齐参数的整数倍，这样在处理数组时可以保证每一项都边界对齐

补充一下，对于数组，比如：

char a[3]；这种，它的对齐方式和分别写3个char是一样的。也就是说它还是按1个字节对齐。

如果写：typedef char Array3[3]；

Array3这种类型的对齐方式还是按1个字节对齐，而不是按它的长度。

不论类型是什么,对齐的边界一定是1,2,4,8,16,32,64....中的一个。

/***********************/

字节对齐详解

为什么要对齐？

现代计算机中内存空间都是按照byte划分的，从理论上讲似乎对任何类型的变量的访问可以从任何地址开始，但实际情况是在访问特定类型变量的时候经常在特定的内存地址访问，这就需要各种类型数据按照一定的规则在空间上排列，而不是顺序的一个接一个的排放，这就是对齐。

对齐的作用和原因：各个硬件平台对存储空间的处理上有很大的不同。一些平台对某些特定类型的数据只能从某些特定地址开始存取。比如有些架构的CPU在访问一个没有进行对齐的变量的时候会发生错误，那么在这种架构下编程必须保证字节对齐。其他平台可能没有这种情况，但是最常见的是如果不按照适合其平台要求对数据存放进行对齐，会在存取效率上带来损失。比如有些平台每次读都是从偶地址开始，如果一个int型（假设为32位系统）如果存放在偶地址开始的地方，那么一个读周期就可以读出这32bit，而如果存放在奇地址开始的地方，就需要2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该32bit 数据。显然在读取效率上下降很多。

二。字节对齐对程序的影响：

先让我们看几个例子吧(32bit,x86环境,gcc编译器)：

设结构体如下定义：

struct A

{

int a;

char b;

short c;

};

struct B

{

char b;

int a;

short c;

};