1.什么是字節(jié)對(duì)齊

在c語(yǔ)言的結(jié)構(gòu)體里面一般會(huì)按照某種規(guī)則去進(jìn)行字節(jié)對(duì)齊。

我們先看一段代碼：

struct st1
{
 char name;
 double age;
 char sex;
};
//32位下 sizeof(struct st1) = 16
//64位下 sizeof(struct st1) = 24
struct st2
{
 char a;
 char b;
 char c;
};
//32位和64位下, sizeof(struct st2)都是3個(gè)字節(jié)

從以上結(jié)果可以看出，結(jié)構(gòu)體st1在32位下是按照4個(gè)字節(jié)來(lái)對(duì)齊的，在64位下則是按照8個(gè)字節(jié)來(lái)對(duì)齊的，結(jié)構(gòu)體st2則不管32位還是64位則都是按照1個(gè)字節(jié)對(duì)齊的。
那么我們可以總結(jié)出對(duì)齊規(guī)則如下：

• 在所有結(jié)構(gòu)體成員的字節(jié)長(zhǎng)度都沒有超出操作系統(tǒng)基本字節(jié)單位(32位操作系統(tǒng)是4,64位操作系統(tǒng)是8)的情況下，按照結(jié)構(gòu)體中字節(jié)最大的變量長(zhǎng)度來(lái)對(duì)齊；
• 若結(jié)構(gòu)體中某個(gè)變量字節(jié)超出操作系統(tǒng)基本字節(jié)單位，那么就按照系統(tǒng)字節(jié)單位來(lái)對(duì)齊。

注意：并不是32位就直接按照4個(gè)字節(jié)對(duì)齊，64位按照8個(gè)字節(jié)對(duì)齊。

2.為什么要有字節(jié)對(duì)齊

首先普及一點(diǎn)小知識(shí)，cpu一次能讀取多少內(nèi)存要看數(shù)據(jù)總線是多少位，如果是16位，則一次只能讀取2個(gè)字節(jié)，如果是32位，則可以讀取4個(gè)字節(jié)，并且cpu不能跨內(nèi)存區(qū)間訪問(wèn)。

假設(shè)有這樣一個(gè)結(jié)構(gòu)體如下：

struct st3
{
    char a;
    int b;
};
//那么根據(jù)我們第1節(jié)所說(shuō)的規(guī)則，在32位系統(tǒng)下，它就應(yīng)該是8個(gè)字節(jié)的。

假設(shè)地址空間是類似下面這樣的：

在沒有字節(jié)對(duì)齊的情況下，變量a就是占用了0x00000001這一個(gè)字節(jié)，而變量b則是占用了0x00000002~0x000000005這四個(gè)字節(jié)，那么cpu如果想從內(nèi)存中讀取變量b，首先要從變量b的開始地址0x00000002讀到0x0000004，然后再讀取一次0x00000005這個(gè)字節(jié)，相當(dāng)于讀一個(gè)int，cpu從內(nèi)存讀取了兩次。

而如果進(jìn)行字節(jié)對(duì)齊的話，變量a還是占用了0x00000001這一個(gè)字節(jié)，而變量b則是占用了0x00000005~0x00000008這四個(gè)字節(jié)，那么cpu要讀取變量b的話，就直接一次性從0x00000005讀到0x00000008，就一次全部讀取出來(lái)了。

所以說(shuō)，字節(jié)對(duì)齊的根本原因其實(shí)在于cpu讀取內(nèi)存的效率問(wèn)題，對(duì)齊以后，cpu讀取內(nèi)存的效率會(huì)更快。但是這里有個(gè)問(wèn)題，就是對(duì)齊的時(shí)候0x00000002~0x00000004這三個(gè)字節(jié)是浪費(fèi)的，所以字節(jié)對(duì)齊實(shí)際上也有那么點(diǎn)以空間換時(shí)間的意思，具體寫代碼的時(shí)候怎么選擇，其實(shí)是看個(gè)人的。

3.手動(dòng)設(shè)置對(duì)齊

什么情況下需要手動(dòng)設(shè)置對(duì)齊:

• 設(shè)計(jì)不同CPU下的通信協(xié)議，比如兩臺(tái)服務(wù)器之間進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信，共用一個(gè)結(jié)構(gòu)體時(shí)，需要手動(dòng)設(shè)置對(duì)齊規(guī)則，確保兩邊結(jié)構(gòu)體長(zhǎng)度一直;
• 編寫硬件驅(qū)動(dòng)程序時(shí)寄存器的結(jié)構(gòu);

手動(dòng)設(shè)置對(duì)齊方式有兩種：

代碼里添加預(yù)編譯標(biāo)識(shí):

//用法如下
#pragma pack(n)//表示它后面的代碼都按照n個(gè)字節(jié)對(duì)齊
struct st3
{
    char a;
    int b;
};
#pragma pack()//取消按照n個(gè)字節(jié)對(duì)齊，是對(duì)#pragma pack(n)的一個(gè)反向操作
//這里計(jì)算sizeof(st3)=5

上面這兩行其實(shí)就類似于開車的時(shí)候，走到某一段路的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)一個(gè)限速60公里的指示牌，過(guò)了那一段路以后，又會(huì)有解除限速60公里的指示牌。

定義結(jié)構(gòu)體時(shí):

//用法如下
struct bbb
{
   char a;
   int b;
}__attribute__((packed));//直接按照實(shí)際占用字節(jié)來(lái)對(duì)齊，其實(shí)就是相當(dāng)于按照1個(gè)字節(jié)對(duì)齊了
//這里計(jì)算sizeof(st3)=5

4.結(jié)構(gòu)體比較方法

可以使用內(nèi)存比較函數(shù)memcpy進(jìn)行結(jié)構(gòu)體比較，但因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)體對(duì)齊可能會(huì)有填充位不一致的情況，此時(shí)需要注意：

• 設(shè)置為1個(gè)字節(jié)對(duì)齊，使它沒有空位；
• 事先對(duì)結(jié)構(gòu)體進(jìn)行初始化；

memcpy(char *dest, const char* src, int len); //頭文件#include<string.h>

到此這篇關(guān)于c語(yǔ)言結(jié)構(gòu)體字節(jié)對(duì)齊的實(shí)現(xiàn)方法的文章就介紹到這了,更多相關(guān)c語(yǔ)言結(jié)構(gòu)體字節(jié)對(duì)齊內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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