关于C语言中的结构体对齐

(1)什么是字节对齐

一个变量占用 n 个字节,则该变量的起始地址必须能够被 n 整除,即: 存放起始地址 % n = 0, 对于结构体而言,这个 n 取其成员种的数据类型占空间的值最大的那个。

(2)为什么要字节对齐

内存空间是按照字节来划分的,从理论上说对内存空间的访问可以从任何地址开始,但是在实际上不同架构的CPU为了提高访问内存的速度,就规定了对于某些类型的数据只能从特定的起始位置开始访问。这样就决定了各种数据类型只能按照相应的规则在内存空间中存放,而不能一个接一个的顺序排列。

举个例子,比如有些平台访问内存地址都从偶数地址开始,对于一个int型(假设32位系统),如果从偶数地址开始的地方存放,这样一个读周期就可以读出这个int数据,但是如果从奇数地址开始的地址存放,就需要两个读周期,并对两次读出的结果的高低字节进行拼凑才能得到这个int数据,这样明显降低了读取的效率。

(3)如何进行字节对齐

每个成员按其类型的对齐参数(通常是这个类型的大小)和指定对齐参数(不指定则取默认值)中较小的一个对齐,并且结构的长度必须为所用过的所有对齐参数的整数倍,不够就补空字节。

这个规则有点苦涩,可以把这个规则分解一下,前半句的意思先获得对齐值后与指定对齐值进行比较,其中对齐值获得方式如下:

1. 数据类型的自身对齐值为:对于char型数据,其自身对齐值为1,对于short型为2,对于int, long, float类型,其自身对齐值为4,对于 double 类型其自身对齐值为8,单位为字节。

2.结构体自身对齐值:其成员中自身对齐值最大的那个值。

其中指定对齐值获得方式如下:

#pragma pack (value)时的指定对齐值value。

未指定则取默认值。

后半句的意思是主要是针对于结构体的长度而言,因为针对数据类型的成员,它仅有一个对齐参数,其本身的长度、于这个对齐参数,即1倍。对于结构体而言,它可能使用了多种数据类型,那么这句话翻译成对齐规则: 每个成员的起始地址 % 自身对齐值 = 0,如果不等于 0 则先补空字节直至这个表达式成立。

换句话说,对于结构体而言,结构体在在内存的存放顺序用如下规则即可映射出来:

(一)每个成员的起始地址 % 每个成员的自身对齐值 = 0,如果不等于 0 则先补空字节直至这个表达式成立;

(二)结构体的长度必须为结构体的自身对齐值的整数倍,不够就补空字节。

举个例子:

#pragma pack(8)struct A{    char a;    long b;};

struct B{    char a;    struct A b;    long c;};

struct C{    char a;    struct A b;    double c;};

struct D{    char a;    struct A b;    double c;    int d;};

struct E{    char a;    int b;    struct A c;    double d;    };

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时间: 2025-01-13 09:18:55

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