【C语言】 如何计算结构体的大小 - 结构体内存对齐

一.内存对齐的存在原因

为什么会存在内存对齐?

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。

总体来说：

结构体的内存对齐是拿空间来换取时间的做法。
 

二.内存对齐的规则

1. 第一个成员在与结构体变量偏移量为0的地址处。
2. 其他成员变量要对齐到某个数字（对齐数）的整数倍的地址处。
对齐数 = 编译器默认的一个对齐数 与 该成员大小的较小值。
(注：VS中默认的值为8)
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
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。
 

只看文字，我们可能还无法完全理解。所以，我们下面通过一些例子来加深我们对于内存对齐的规则的理解与掌握。

三.举例说明

1.无嵌套结构体

#include

struct s1
{
	char a;
	int b;
	char c;
	int d;
}s1;

int main()
{
	printf("%d\n", sizeof(s1));

	return 0;
}

（1）图解 

 （2）运行结果

 2.嵌套结构体

struct s2
{
	char a;
	struct s1 s;
	int x;
};

int main()
{
	struct s2 s2;
	printf("%d\n", sizeof(s2));


	return 0;
}

（1）图解

（2）运行结果

 四.提高代码素养小技巧

在设计结构体的时候，我们既要满足对齐，又要节省空间，那么我们就要做到：
让占用空间小的成员尽量集中在一起。
 

五.修改默认对齐数

默认对齐数是可以修改的。修改之后，内存对齐规则仍旧成立。

示例

#include 
#pragma pack(8)//设置默认对齐数为8
struct S1
{
    char a;
    int b;
    char c;
};
#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 c;
    int a;
    char b;
};
#pragma pack()//取消设置的默认对齐数，还原为默认
int main()
{
    printf("%d\n", sizeof(struct S1));
    printf("%d\n", sizeof(struct S2));
    return 0;
}

运行结果