【C语言】结构体内存对齐

结构体内存对齐是很重要的一个考点,但不难掌握,接下来就来了解一下结构体内存对齐

目录

  • 对齐规则:
  • 偏移量:
  • 例题:
  • 为什么存在内存对齐?

对齐规则:

首先来看一下对齐规则

  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)的整数倍的偏移量处
    对齐数 = 编译器默认的一个对齐数 与 该成员大小的较小值。
    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。

偏移量:

看完可能会有疑惑,什么是偏移量?

表示指定成员与其结构开头之间的字节数。

offsetof是求偏移量的大小
【C语言】结构体内存对齐_第1张图片
例如:
【C语言】结构体内存对齐_第2张图片
【C语言】结构体内存对齐_第3张图片

例题:

求结构体大小

struct S1
{
   char c1;//y有效对齐数为1
   char c2;//有效对齐数w为1
   int i;//有效对齐数为4
};

总大小为8字节

【C语言】结构体内存对齐_第4张图片
2.

struct S2
{
char c1;//有效对齐数为1
struct S1 s2;//有效对齐数为4(对齐到自己的最大对齐数的整数倍处)
double d;//有效对齐数为8
};

c1放在偏移量0处,占1个字节
s2放在偏移量4处,占8字节
d放在偏移量16处,占8字节

总大小为24字节

【C语言】结构体内存对齐_第5张图片

为什么存在内存对齐?

  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

那在设计结构体的时候,我们既要满足对齐,又要节省空间,如何做到:

让占用空间小的成员尽量集中在一起。

//例如:
struct S1
{
   char c1;
   int i;
   char c2;
};//12 Byte

struct S2
{
   char c1;
   char c2;
   int i;
};//8 Byte

S1和S2类型的成员一模一样,但是S1和S2所占空间的大小有了一些区别。

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