c 结构体内存对齐详解

0x00简介

首先要知道结构体的对齐规制
1.第一个成员在结构体变量偏移量为0的地址处
2.其他成员变量对齐到某个数字的整数倍的地址处
对齐数=编辑器默认的一个对齐数与该成员大小的较小值
vs中默认的值为8
gcc 没有默认就是累加
3.结构体总大小为最大对齐数（每个成员变量都有一个对齐数）的整数倍
4.如果嵌套了结构体的情况，嵌套的结构体对齐到自己的最大对齐数的整数倍处，结构体的整数体大小就是所有最大对齐数（含嵌套结构体的对齐数）的整数倍
0x01结构体
如下代码
#include <string.h>
#include <stdio.h>

struct s1
{
char c1;
int a;
char c2;

};

struct s2
{
char c1;
char c2;
int a;

};

int main()
{

struct s1 s1 = { 0 };
printf("%d", sizeof(s1));
struct s2 s2 = { 0 };
printf("%d", sizeof(s2));
return 0;

}
s1 的偏移量大小计算就是：
从上到下
char c1;
他的字节是1 就是 1/8 取最小值 第一个就是1 此时偏移量大小就是1
int a;
他的字节是4 就是 4/8 取最小值 就是4 偏移量大小应该是4的倍数 前面1就要填充3个 就是 4 在加int 此时偏移量大小就是8
char c2;
他的字节是1 就是 1/8 取最小值 第一个就是1 由于他是最后一个完了就是结构体 此时偏移量是8+1=9 但是结构体总大小为最大对齐数（每个成员变量都有一个对齐数）的整数倍他个结构体最大对齐数是4 所以9不是4的倍数 要在填充3个 就是12个长度
s2的偏移量大小计算就是：
char c1;
他的字节是1 就是 1/8 取最小值 第一个就是1 此时偏移量大小就是1
char c2;
他的字节是1 就是 1/8 取最小值 第一个就是1 此时偏移量大小就是2
int a;
他的字节是4 就是 4/8 取最小值 就是4 偏移量大小应该是4的倍数 前面是2就要填充2个 就是 4 在加int 此时偏移量大小就是8 正好是4的倍数不用在加了
这时查看输出结果
12
8
0x02结构体嵌套
这里我们在看一个结构体嵌套的代码
#include <string.h>
#include <stdio.h>

struct s3
{
double d;
char c;
int i;

};

struct s4
{
char c;
struct s3 s3;
double d;

};

int main()
{
printf("%d", sizeof(struct s4));
return 0;
}
先计算s3结构体的大小
double d;
他的字节是8 就是 8/8 取最小值 第一个就是8 此时偏移量大小就是8
char c;
他的字节是1 就是 1/8 取最小值 1 此时偏移量大小就是9
int i;
他的字节是4 就是 4/8 取最小值 4 前面偏移量是9 不是4的倍数要加3个 填充就是12 在加int 此时偏移量大小就是16 结构体最大对齐数是8所以要是8的倍数 正好是8的倍数不用加了
再来计算s4的结构体大小
char c;
他的字节是1 就是 1/8 取最小值 1 此时偏移量大小就是1
struct s3 s3;
他的字节是16 结构体的最大对齐数是8 只需要前面是8的倍数就行了 前面是1 要补齐7个 就是1+7+16=24
double d;
他是8个字节 就是8/8 取最小值8 前面偏移量是24 为8的倍数不用填充 直接+8 就是32 此时结构体结束 最大对齐数是8 32正好是8的倍数不用在填充
这个结构体就是32偏移量
0x03为什么要对齐？
1.平台原因：不是所有的硬件都可以在任意地址上读数据。
2.性能原因：内存对齐就是拿空间换时间
0x04 修改默认对齐数
主要是使用#pragma这个预处理指令。 改名默认对齐数
#pragma pack(1)
struct s3
{
double d;
char c;
int i;

};
#pragma pack()
这里写1 就是和gcc一样的计算方式了 直接就是里面变量字节相加
这里是13
如果没用到pragma 考虑到性能 结构体变量声明应该是 字节小到大 例如：
struct s3
{
char c;
char c1;
char c2;
int i;
double d;
};

作者：痱子☭
原文出处：https://www.cnblogs.com/feizianquan/p/14655077.html