【C语言】-结构体内存对齐。附详细图解

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前言

这篇文章笔者总结了结构体内存对齐的内容，这部分内容非常重要，并且易错点。

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1、结构体内存对齐的外在表现

先看代码：

struct S1
{
 	char c1;
	int i;
 	char c2;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S1));
//练习2
struct S2
{
 	char c1;
 	char c2;
 	int i;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S2));

这两段代码的运行结果是什么？都是6？
答案出乎意料：

分别是12、8
为什么会是这样的结果？
这就是笔者这篇博客要深入探讨的内容：结构体内存对齐

2、结构体对齐的基本规则

下面笔者给出原创超祥解图：

通过这张图，我们了解了结构体内存对齐的前三条规则，我们同理可以得到第二段代码的打印数为 8.与上述分析过程是一模一样的。
但是内存对齐不止三条规则。第四条规则为：

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 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

这里笔者就不给出第四条规则的详解了，相当于将嵌套的结构体当作一个变量，类似于上述变量开辟空间的过程。

3、为什么要结构体内存对齐？

这里笔者总结了两条原因：

1. 平台原因(移植原因)： 不是所有的硬件平台都能访问任意地址上的任意数据的；某些硬件平台只能在某些地址处取某些特 定类型的数据，否则抛出硬件异常。

2. 性能原因： 数据结构(尤其是栈)应该尽可能地在自然边界上对齐。 原因在于，为了访问未对齐的内存，处理器需要作两次内存访问；而对齐的内存访问仅需要一次访 问。

第一条原因笔者不做过多赘述，具体意思如文字所描述。对于第二条原因，笔者再次通过画图加深你对第二条原因的理解。

所以总体来说，我们可以概括为：结构体内存对齐是为了用空间换取性能

4、一些关于内存对齐的小细节

1.当我们在设计结构体时，我们要让占用空间小的成员尽量集中在一起。

从而又能实现对齐又能不浪费空间。

2.我们可以通过#pragma pack来实现默认对齐数的修改

例如：

#include 
#pragma pack(8)//设置默认对齐数为8
struct S1
{
 char c1;
 int i;
 char c2;
};
#pragma pack()//取消设置的默认对齐数，还原为默认
#pragma pack(1)//设置默认对齐数为1
struct S2
{
 char c1;
 int i;
 char c2;
};
#pragma pack()//取消设置的默认对齐数，还原为默认
int main()
{
    //输出的结果是什么？
    printf("%d\n", sizeof(struct S1));
    printf("%d\n", sizeof(struct S2));
    return 0;
}