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一篇文章帶你了解C語言內(nèi)存對齊公式

更新時間：2021年08月15日 10:57:59 作者：Wallace Zhang

這篇文章主要介紹了C語言內(nèi)存對齊,包括內(nèi)存對其的基本概念及用法,以及注意事項,并以實例形式加以說明,需要的朋友可以參考下，希望能給你帶來幫助

一、前言

每一個特定平臺上的編譯器都有自己的默認(rèn)“對齊系數(shù)”（也叫對齊模數(shù)）。GCC中默認(rèn)#program pack(4)，即4個字節(jié)的內(nèi)存對齊。Keil也是采用4字節(jié)對齊的。也可以通過預(yù)編譯命令#pragma pack(n)，n = 1,2,4,8,16來改變這一系數(shù)，一般情況下盡量使用自然對齊系數(shù)，不要修改它。

STM32單片機(jī)上各個變量占用的字節(jié)數(shù)：

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二、公式

公式一、結(jié)構(gòu)體變量里，成員的起始地址必須滿足：起始地址 % 成員的字節(jié)數(shù)（sizeof值）= 0 （說白了就是能整除）

公式二、結(jié)構(gòu)體變量的總字節(jié)數(shù)必須滿足：總字節(jié)數(shù) % 最大的成員字節(jié)數(shù) = 0 （說白了就是能整除）

2.1、例子一

struct te_a{
	
  /* 公式一 */
	char a;   /* a的起始地址0x00，然后用公式一計算：0x00 % 1(char為1個字節(jié)） = 0，所以成員a占用了內(nèi)存0x00   */
	int  b;   /* b的起始地址0x01 % 4（int為4個字節(jié)）不等于0，那么再計算0x02%4還是不等于0，直到0x04 % 4 = 0 ，所以成員b占用了內(nèi)存0x04 ~ 0x07 */
	char c;   /* 成員b的結(jié)尾地址是0x07,所以成員c從0x08開始計算，那么計算0x08 % 1 = 0 , 所以成員c占用了內(nèi)存0x08 */

}Test1;

OK，經(jīng)過公式一的運(yùn)算后，結(jié)構(gòu)體里成員的分布如下：

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經(jīng)過公式一的計算后，結(jié)構(gòu)體變量Test1的大小是9個字節(jié)。內(nèi)存對齊的計算還沒有結(jié)束，接著使用公式二計算：

結(jié)構(gòu)體變量的總字節(jié)數(shù) % 最大的成員字節(jié)數(shù) = 0 ，在結(jié)構(gòu)體變量Test1里，最大的成員是b，b的大小是4個字節(jié)。那么，當(dāng)前的結(jié)構(gòu)體變量大小9字節(jié) % 4字節(jié) 等于 0 。當(dāng)結(jié)構(gòu)體變量大小為12字節(jié) % 4字節(jié) = 0，所以最終結(jié)構(gòu)體變量Test1占用的內(nèi)存字節(jié)數(shù)是12，其內(nèi)存的分布如下：

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以上的都是根據(jù)公式計算出來的結(jié)果，那實際在單片機(jī)里是不是這樣呢？把代碼下載到STM32單片機(jī)里，進(jìn)入DEBUG模式看看。

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從以下的內(nèi)存分布看來，公式一與公式二的計算沒有問題。

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2.2、例子二

struct te_a{
	
  /* 公式一 */
	int   a;  /* a的起始地址是0x00，然后根據(jù)公式一計算0x00 % 4 = 0 ,那么成員a占用的內(nèi)存是0x00 ~ 0x03 */
	float b;  /* b的起始地址是0x04, 然后根據(jù)公式一計算0x04 % 4 = 0 ,那么成員b占用的內(nèi)存是0x04 ~ 0x07 */
	char  c;  /* c的起始地址是0x08, 然后根據(jù)公式一計算0x08 % 1 = 0 ,那么成員c占用的內(nèi)存是0x08 */

}Test1;

OK，經(jīng)過公式一的運(yùn)算后，結(jié)構(gòu)體里成員應(yīng)該占用9個字節(jié)的內(nèi)存，內(nèi)存的分布如下：

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接著根據(jù)公式二的運(yùn)算，結(jié)構(gòu)體的總字節(jié)數(shù) % 最大的成員字節(jié)數(shù) = 0，可以輕松得出結(jié)構(gòu)體的總字節(jié)數(shù) = 12時，滿足12 % 4 = 0。所以經(jīng)過公式二的計算后，內(nèi)存分布如下：

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把代碼燒錄到STM32，進(jìn)入Debug模式看看。

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2.3、例子三

struct te_a{
	
  /* 公式一 */
	int     a;  /* a的起始地址是0x00，然后根據(jù)公式一計算0x00 % 4 = 0 ,那么成員a占用的內(nèi)存是0x00 ~ 0x03 */
	float   b;  /* b的起始地址是0x04, 然后根據(jù)公式一計算0x04 % 4 = 0 ,那么成員b占用的內(nèi)存是0x04 ~ 0x07 */
	double  c;  /* c的起始地址是0x08, 然后根據(jù)公式一計算0x08 % 8 = 0 ,那么成員c占用的內(nèi)存是0x08 ~ 0x0F */

}Test1;

OK，經(jīng)過公式一的運(yùn)算后，結(jié)構(gòu)體里成員應(yīng)該占用16個字節(jié)的內(nèi)存，內(nèi)存的分布如下：

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接著根據(jù)公式二的運(yùn)算，結(jié)構(gòu)體的總字節(jié)數(shù) % 最大的成員字節(jié)數(shù) = 0，那么16 % 8 = 0，運(yùn)氣非常好，公式二不用補(bǔ)位就能讓公式二成立。所以經(jīng)過公式二的運(yùn)算后，內(nèi)存還是一樣的：

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