结构体对齐-C语言

结构体

结构体的基础知识
结构是一些值的集合，这些值被称为成员变量。结构体的每个成员可以是不同类型的变量。

结构体的声明

struct tag // tag 结构体标签{member - list; //成员列表}variable - list; //变量列表注意：这里的分号不能省略

特殊的结构体声明

//匿名结构体类型struct{int a;char b;float c;}x;struct{int a;char b;float c;}a[20], * p;

结构体自引用

struct Node{ int data; struct Node* next;};typedef struct Node{ int data; struct Node* next;}Node;

结构体对齐规则

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。
   VS中默认的值为8
   linux环境下，是没有默认对齐数的，这时自身的大小就是默认对齐数

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）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。

例1：

struct S1{char c1; int i; char c2; };

注：如下图所示，假设一个格子/单位是一个字节。

第一个结构体成员 c1 存储在与结构体变量偏移量为0的地址处。

此时结构体的其他成员变量要对齐到 对齐数 的整数倍的地址处。

i 是 int 类型，大小是 4 个字节，vs默认对齐数的值是 8，4 和 8 取其较小值，也就是 4，所以 i 需要被存储到结构体变量对应偏移量为 4 字节整数倍的地址处。
c2 是 char 类型，为 1 个字节，默认对齐数是 8，取其较小值为 1，所以 c2 需要被存储到结构体变量对应偏移量为 1 字节整数倍的地址处，这里就直接向后存储就行，因为 9 是 1 的倍数。

最后，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。
c1 的对齐数是 1
i 的对齐数是 4
c2 的对齐数是 1

取三者变量中的最大对齐数是 4 ，也就是说结构体的最终大小是 4 个字节的整数倍。这里已经使用了 0 – 8个字节，也就是9个字节，所以需要继续向后开辟空间，直到结构体变量对应偏移量为 12 字节地址处的时候，为 4 的整数倍，所以最终这个代码开辟了 12 个字节的空间。

例2：

struct S2{char c1;//char类型的大小是 1 字节 默认对齐数是8 1和8取其较小值 最终对齐数是1char c2;// 同上int i;//int 类型的大小是 4 字节 默认对齐数是84和8取其较小值 最终对齐数是4};

注：c1被存储在与结构体变量偏移量为0的地址处。

c2被存储与在结构体变量对应偏移量为 1 字节整数倍的地址处。

i 被存储与在结构体变量对应偏移量为 4 字节整数倍的地址处。

最后，结构体总大小为最大对齐数 4 整数倍的地址处，0 – 7 使用了 8 个字节的空间。

练习：

struct S3{double d;char c;int i;}; 

例3：结构体内嵌套结构体的情况

struct S3{double d;char c;int i; }; struct S4{char c1; struct S3; double d; };

这里就用到了结构体对齐规则的第四条：

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
（解释一下这句话就是，s3 是嵌套的结构体，它内部最大的对齐数是 8，因为 d 的对齐数是 8，c 的对齐数是 1，i 的对齐数是 4，取其最大的对齐数，那么 s3 的对齐数就是 8，此时vs默认对齐数是8 ，两者取其较小值，所以 s3 这个变量最终被存储在偏移量为 8 字节整数倍的地址处）。

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。

如图所示：

具体我们可以验证一下：

struct S1{char c1; int i; char c2; };struct S2{char c1; char c2; int i;};struct S3{double d;char c;int i; }; struct S4{char c1; struct S3 s3;double d;};int main(){printf("%d\n", sizeof(struct S1));printf("%d\n", sizeof(struct S2));printf("%d\n", sizeof(struct S3));printf("%d\n", sizeof(struct S4));return 0;}

输出的结果是：

我们还可以通过库函数 offsetof 验证一下，就拿 s3 举例：


注：
offestof : 计算结构体成员相对于起始位置的偏移量
返回类型是 size_t
头文件：

为什么存在内存对齐” />
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;};struct S2{ char c1; char c2; int i;};

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。

修改默认对齐数
这里也可以通过 #pragma 这个预处理指令，改变我们的默认对齐数。

以上仅供参考，如有错误请多指教，谢谢。