C語言程序中結(jié)構(gòu)體的內(nèi)存對齊詳解

更新時(shí)間：2022年11月07日 08:48:15 作者：Fug_Lee

這篇文章主要為大家詳細(xì)介紹了C語言程序中結(jié)構(gòu)體的內(nèi)存對齊的相關(guān)資料，文中的示例代碼講解詳細(xì)，具有一定的參考價(jià)值，感興趣的小伙伴可以了解一下

一、為什么存在內(nèi)存對齊

1.平臺原因(移植原因)：不是所有的硬件平臺都能訪問任意地址上的任意數(shù)據(jù)的；某些硬件平臺只能在某些地址處取某些特定類型的數(shù)據(jù)，否則拋出硬件異常。

2. 性能原因：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(尤其是棧)應(yīng)該盡可能地在自然邊界上對齊。原因在于，為了訪問未對齊的內(nèi)存，處理器需要作兩次內(nèi)存訪問；而對齊的內(nèi)存訪問僅需要一次訪問。

總的來說結(jié)構(gòu)體的內(nèi)存對齊是拿空間來換取時(shí)間的做法。

二、結(jié)構(gòu)體的內(nèi)存對齊四規(guī)則

默認(rèn)情況：默認(rèn)的對齊值 8字節(jié)

1.基本數(shù)據(jù)類型有一個(gè)對齊值

2.自定義類型有一個(gè)對齊值 = 內(nèi)部成員類型的最大值

3.程序的指定對齊值：#pragma pack(n) n == 2的冪次方 n可以等于2 4 8 16 …

4.程序的有效對齊值：程序的指定對齊值和數(shù)據(jù)類型對齊值得較小值

三、舉例

例1

typedef struct Test //8
{
	char a;     //1 + 7
	double b;   //8 
	int c;      //4 + 4
}Test;
void main()
{
	Test t;
	printf("Test size = %d", sizeof(Test));
}

分析：

char類型占一個(gè)字節(jié)，double類型占八個(gè)字節(jié)，int占四個(gè)字節(jié)；根據(jù)其對齊規(guī)則，內(nèi)部成員類型的最大值為double（8個(gè)字節(jié)），所以char類型要補(bǔ)齊另外的七個(gè)字節(jié)，加上int的四個(gè)字節(jié)，一共是：1+7+8+4 = 20，此時(shí)20不是8的倍數(shù)，因此int要補(bǔ)四個(gè)字節(jié)。

結(jié)果：

例2

typedef struct Test //8
{
	char a;     //1 + 3
	int c;      //4
	double b;   //8
}Test;
void main()
{
	Test t;
	printf("Test size = %d", sizeof(Test));

}

分析同上

結(jié)果：

例3

typedef struct Test
{
	short a; //2 + 6
	struct
	{
		int b;   //4 + 4
		double c;//8
		char d;  //1 + 7
	};
	int e;    //4 + 4
}Test;
void main()
{
	Test t;
	printf("Test size = %d", sizeof(Test));
}

結(jié)果：

例4 程序中有指定對齊值時(shí)

#pragma pack(2)
typedef struct Test
{
	short a; //2
	struct
	{
		int b;   //4
		double c;//8
		char d;  //1 + 1
	};//14
	int e;    //4
}Test;
void main()
{
	Test t;
	printf("Test size = %d", sizeof(Test));
}

結(jié)果：