前言

學(xué)C的同學(xué)應(yīng)該知道~

想精通C語(yǔ)言就不得不面對(duì)—指針與內(nèi)存

續(xù)上次指針的進(jìn)階，這一章我來(lái)聊一聊C語(yǔ)言內(nèi)存對(duì)齊的問(wèn)題

學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)體的你有沒(méi)有注意過(guò)結(jié)構(gòu)體向系統(tǒng)申請(qǐng)的內(nèi)存為多少呢的??

思考

#include<stdio.h>
typedef struct s1
{
	char a;
	char b;
	int c;
}s1;
typedef struct s2
{
	char a;
	int c;
	char b;
}s2;
int main()
{
 
	//內(nèi)存對(duì)齊的現(xiàn)象
	printf("%d\n", sizeof(s1));
	printf("%d\n", sizeof(s2));
	return 0;
}

很顯然這一段代碼就是計(jì)算s1與s2向系統(tǒng)申請(qǐng)的內(nèi)存大小

我：兩個(gè)char類型各為一，再加上應(yīng)該int類型的四，結(jié)果就是六

誠(chéng)摯的喬治：你說(shuō)的對(duì)，但不完全對(duì)，在結(jié)構(gòu)體中會(huì)出現(xiàn)內(nèi)存對(duì)齊的現(xiàn)象，不信？看結(jié)果

別慌，看到文章的最后，你(也許)就會(huì)恍然大悟

在結(jié)構(gòu)體中，內(nèi)存不是成員的大小之和

結(jié)構(gòu)體在內(nèi)存中開(kāi)辟空間時(shí)內(nèi)存對(duì)齊的規(guī)則

1.結(jié)構(gòu)體中的第一個(gè)成員存放在這個(gè)結(jié)構(gòu)體的零偏移處，故第一個(gè)成員char類型的的偏移量為零

2.從第二個(gè)成員開(kāi)始，每個(gè)成員都要對(duì)齊到成員對(duì)齊數(shù)的整數(shù)倍

（對(duì)齊數(shù)--成員自身大小與默認(rèn)對(duì)齊數(shù)的最小值的整數(shù)倍，如果自身大小是四，默認(rèn)對(duì)齊數(shù)是八，最終的對(duì)齊數(shù)就是四的倍數(shù)），一般情況下默認(rèn)對(duì)齊數(shù)就是八。

3.結(jié)構(gòu)體的總大小必須是最大對(duì)齊數(shù)的整數(shù)倍 。

（最大對(duì)齊數(shù)就是每個(gè)成員對(duì)齊數(shù)中的最大值）

4.如果結(jié)構(gòu)體中嵌套結(jié)構(gòu)體的情況下，嵌套的結(jié)構(gòu)體就對(duì)齊到自己成員對(duì)齊數(shù)的最大對(duì)齊數(shù)的整數(shù)倍處，結(jié)構(gòu)體的總大小就是最大對(duì)齊數(shù)（含嵌套的結(jié)構(gòu)體成員）的整數(shù)倍。

 下面其中的一個(gè)結(jié)構(gòu)體進(jìn)行分析：

 先向大家介紹一下本章的配角—offsetof

offsetof的返回值就是距離這個(gè)結(jié)構(gòu)體（自定義類型）起始位置的值

參數(shù)就是結(jié)構(gòu)體的名稱和結(jié)構(gòu)體成員的名稱。

#include<stddef.h>
#include<stdio.h>
typedef struct s
{
	char a;
	int b;
	char c;
}s;
int main()
{
	//offsetof-是指偏移量
	printf("%d\n", offsetof(s,a));
	printf("%d\n", offsetof(s,b));
	printf("%d\n", offsetof(s,c));
	return 0;
}

char a; //因?yàn)閏har a是結(jié)構(gòu)體第一個(gè)成員，所以偏移量就是零

int b;   //自身大小:  4    默認(rèn)對(duì)齊數(shù)：8   對(duì)齊數(shù)：4的倍數(shù)即可，所以偏移量就是四

char c; // 自身大小: 1    默認(rèn)對(duì)齊數(shù)：8   對(duì)齊數(shù)：1的倍數(shù)即可，所以偏移量就是八

又因?yàn)樽罱K的結(jié)構(gòu)體大小是成員最大對(duì)齊數(shù)的倍數(shù)，也就是四的倍數(shù)，所以最終的結(jié)構(gòu)體的大小應(yīng)該就是十二。

到這里是不是有一定的思路了，別急，再來(lái)一道試試吧

#include<stddef.h>
#include<stdio.h>
typedef struct s
{
	double a;
	char b;
	int  c;
}s;
int main()
{
	//offsetof-是指偏移量
	printf("%d\n", offsetof(s,a));
	printf("%d\n", offsetof(s,b));
	printf("%d\n", offsetof(s,c));
	printf("%d", sizeof(s));
	return 0;
}

結(jié)果如下：

是不是跟你想的一樣呢？

同樣的，用一樣的方法進(jìn)行解釋

double a;     //因?yàn)閐ouble a是結(jié)構(gòu)體第一個(gè)成員，所以偏移量就是零

char b;     //自身大?。?    默認(rèn)對(duì)齊數(shù)：8  對(duì)齊數(shù)：1的倍數(shù)即可,所以偏移量就是八

int  c;        //自身大?。?    默認(rèn)對(duì)齊數(shù)：8   對(duì)齊數(shù)：4的倍數(shù)即可,所以偏移量就是十二

最終結(jié)構(gòu)體的大小就是四的整數(shù)倍十六

下面給應(yīng)該結(jié)構(gòu)體嵌套結(jié)構(gòu)體的例子

#include<stdio.h>
#include<stddef.h>
typedef struct s1
{
	char i;
	char j;
	int k;
}s1;
typedef struct s2
{
	char a;
	int c;
	s1;
}s2;
int main()
{
 
	printf("%d\n", offsetof(s2, a));
	printf("%d\n", offsetof(s2, c));
	printf("%d", sizeof(s2));
	return 0;
}

我相信此時(shí)的你一定會(huì)計(jì)算結(jié)構(gòu)體想系統(tǒng)申請(qǐng)的大小，以及內(nèi)存對(duì)齊是咋回事

其實(shí)，內(nèi)存對(duì)齊也就那么回事兒~

為什么存在內(nèi)存對(duì)齊

知道怎樣計(jì)算后，你是否和我一樣思考

為什么內(nèi)存的申請(qǐng)不能想main函數(shù)中的內(nèi)存申請(qǐng)一樣，要多少就申請(qǐng)相應(yīng)大小的空間，這樣既省內(nèi)存，也不用考慮這么多。

1.平臺(tái)的原因

所謂平臺(tái)原因就是與硬件有關(guān)，硬件不能訪問(wèn)內(nèi)存中的每一個(gè)空間，換句話說(shuō)，就是按一定的規(guī)律進(jìn)行訪問(wèn)，這樣內(nèi)存對(duì)齊就起到了很好的作用

2.性能的原因

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（尤其是棧），應(yīng)該盡可能的在自然邊界上對(duì)齊

因?yàn)槲覀兊腃PU訪問(wèn)空間，就是一次性按四個(gè)字節(jié)的空間來(lái)訪問(wèn)，內(nèi)存對(duì)齊在一定的時(shí)候避免了訪問(wèn)一次的空間進(jìn)行了二次訪問(wèn)

如下訪問(wèn)應(yīng)該int類型內(nèi)存對(duì)齊后只需要訪問(wèn)一次

總的來(lái)說(shuō)內(nèi)存對(duì)齊就是拿空間換取時(shí)間

當(dāng)然，我們可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)存對(duì)齊之上，也可以進(jìn)行省一定空間

就想博客開(kāi)頭一道題，一模一樣的代碼，最終的結(jié)構(gòu)體的大小卻不一樣，這種就是優(yōu)化版的結(jié)構(gòu)體

這里給一個(gè)小的技巧，就是把空間小的成員盡量放在一起

到此這篇關(guān)于C語(yǔ)言結(jié)構(gòu)體中內(nèi)存對(duì)齊的問(wèn)題理解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C語(yǔ)言 內(nèi)存對(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！