结构体为什么要内存对齐?什么是内存对齐

结构体内存对齐

• 1.第一个成员在与结构体变量偏移量为0的地址

• 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 = 编译器默认的对齐数 与 成员变量大小的较小值)

  VS中：默认对齐数为8 Linux中：没有默认对齐数

• 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，取所以成员变量中对齐数最大的)的整数倍

• 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(每个成员变量都有一个对齐数，取所以成员变量中对齐数最大的)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

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

如：

struct S
{
    char c;
    int a;
}

总体来说：

结构体的内存对齐是拿空间换取时间的做法

创建类型不占空间，但是类型创建变量才占空间

偏移量：相对于内存起始位置

图解的 0，1…是相对与存放位置的偏移量

struct S
{
    char c1;
    int a;
    char c2;
};
int main()
{
    struct S s1 ;
    printf("%d\n",sizeof(struct S));	//12
    //struct S是结构体类型
    printf("%d\n",sizeof(s1));	//12
    return 0;
}

struct S
{
    char c1;
    char c2;
    int a;
};
int main()
{
    struct S s1 ;
    printf("%d\n",sizeof(struct S));	//8
    //struct S是结构体类型
    printf("%d\n",sizeof(s1));	//8
    return 0;
}

a要从偏移量为4的倍数的位置开始向后存放

struct S3
{
    double d;
    char c;
    int i;
};
int main()
{
    printf("%d\n",sizeof(struct S3));//16
    return 0;
}

i要从偏移量为4的倍数的位置开始向后存放

结构体中嵌套结构体

struct S3
{
    double d;
    char c;
    int i;
};
struct S4
{
   char c1;
   struct S3 s3;//16字节
   double d;
};
int main()
{
    printf("%d\n",sizeof(struct S4));//32
    return 0;
}

s3和d要从偏移量为8的倍数位置开始向后存放

如何又要满足对齐，又要节省空间?

如：
 struct s1
{
   char c1;
   int i;
   char c2;
};
struct s2
{
    char c1;
    char c2;
    int i;
};

s1和s2类型的成员一样，由上述可知，s1类型所占空间为：12，而s2类型所占空间为8

所以如果既要满足内存对齐，又要节省空间，可以考虑

让占用空间小的结构体成员尽量集中在一起

修改默认对齐数

//预处理指令，后面不跟分号
#pragma pack(x)//设置默认对齐数为x 
#pragma pack()//取消设置的默认对齐数，还原为默认
//二者配合使用

#include<stdio.h>
struct S1
{
  char c1;
  int i;
  char c2;
};
#pragma pack(1)	//设置默认对齐数为1,即挨着存放
struct S2
{
    char c1;
    int i;
    char c2;
};
#pragma pack() //取消自己设置的默认对齐数，恢复为默认
int main()
{
    printf("%d\n",sizeof(struct S1));//12
    printf("%d\n",sizeof(struct S2));//6 ,S2设置的对齐数为1，挨着存放
    return 0;
}

结论：

结构体在对齐方式不合适的时候，我们可以自己更改默认对齐数