C語言結構體的內存對齊與大小怎么計算

這篇文章主要講解了“C語言結構體的內存對齊與大小怎么計算”，文中的講解內容簡單清晰，易于學習與理解，下面請大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來研究和學習“C語言結構體的內存對齊與大小怎么計算”吧！

結構體的內存對齊

1、計算結構體的大小

struct S1
{
	char c1; // 1 byte，默認對齊數為8，所以c1的對齊數是1，第一個成員變量放在與結構體變量偏移量為0的地址處
	int i;   // 4 byte，默認對齊數為8，所以i的對齊數是4，所以i要放到偏移量為 4的整數倍 的地址處
	char c2; // 1 byte，默認對齊數為8，所以c2的對齊數是1，所以c2要放到偏移量為 1的整數倍 的地址處
	//最大對齊數是4
	//成員大小為9，不是最大對齊數4的整數倍，所以結構體總大小為12
};
printf("%d\n", sizeof(struct S1));

原理分析：

【練習題】

// 練習1
struct S2
{
	char c1;  // 1 byte / 8，對齊數是1，
	char c2;  // 1 byte / 8，對齊數是1，
	int i;    // 4 byte / 8，對齊數是4，
	// 最大對齊數是4
	// 成員大小為8，是最大對齊數的整數倍，所以結構體總大小為8
};
printf("%d\n", sizeof(struct S2));

// 練習2
struct S3
{
	
	char c;   // 1/8，對齊數是1
	int i;    // 4/8，對齊數是4
	double d; // 8/8，對齊數是8
	// 最大對齊數是8
	// 成員大小為16，是最大對齊數的整數倍，所以結構體總大小為16
};
printf("%d\n", sizeof(struct S3));

// 練習3-結構體嵌套問題
struct S4
{
	char c1;      //  1/8，對齊數是1
	struct S3 s3; // 16 byte，【S3的最大對齊數是8】，所以s3要放到8的整數倍的地址處
	double d;     //  8/8，對齊數是8
	// 最大對齊數是8
	// 成員大小為32，是最大對齊數的整數倍，所以結構體總大小為32
};
printf("%d\n", sizeof(struct S4));

2、結構體的對齊規則

第一個成員變量在與結構體變量偏移量為 0 的地址處。

其他成員變量要對齊到某個數字（對齊數）的整數倍的地址處。

• 對齊數 =「編譯器默認的一個對齊數」與「該成員大小」中的較小值。

• VS中默認對齊數為「8」，Linux中沒有對齊數

結構體總大小為：最大對齊數（每個成員變量都有一個對齊數）的整數倍。

如果嵌套了結構體的情況，嵌套的結構體對齊到自己的最大對齊數的整數倍處，結構體的整體大小就是所有最大對齊數（含嵌套結構體的對齊數）的整數倍。

3、為什么存在內存對齊？

大部分的參考資料是這樣說的：

• 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據的；某些硬件平臺只能在某些地址處取某些特定類型的數據，否則拋出硬件異常。（那我們就要將數據對齊到能夠訪問的這些地址處）

• 性能原因：數據結構（尤其是棧）應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存，處理器需要作兩次內存訪問；而對齊的內存訪問僅需要一次訪問。

4、總結

結構體的內存對齊是拿空間來換取時間的做法。

思考：那在設計結構體的時候，我們既要滿足對齊，又要節省空間，如何做到：

讓占用空間小的成員盡量集中在一起。

// 例如：
struct S1
{
	char c1;  // 1/8，對齊數是1
	int i;    // 4/8，對齊數是4
	char c2;  // 1/8，對齊數是1
	// 最大對齊數是4
	// 成員大小為9，不是最大對齊數的整數倍，所以結構體總大小為12
};

struct S2
{
	char c1;  // 1/8，對齊數是1
	char c2;  // 1/8，對齊數是1
	int i;    // 4/8，對齊數是4
	// 最大對齊數是4
	// 成員大小為8，是最大對齊數的整數倍，所以結構體總大小為8
};

S1和S2類型的成員一模一樣，但是S1和S2所占空間的大小卻有了一些區別。

感謝各位的閱讀，以上就是“C語言結構體的內存對齊與大小怎么計算”的內容了，經過本文的學習后，相信大家對C語言結構體的內存對齊與大小怎么計算這一問題有了更深刻的體會，具體使用情況還需要大家實踐驗證。這里是億速云，小編將為大家推送更多相關知識點的文章，歡迎關注！