C语言 详细分析结构体的内存对齐

一.结构体

结构体 (struct)是一种数据结构，可以包含很多数据类型，可以实现比较复杂的数据结构。

常见的int，char类型变量，我们可以一眼看出占多少字节，但对于结构体，可就有点难度了。

让我们来猜猜以下程序的输出

struct S1
{
	char c1;
	int i;
	char c2;
};
struct S2
{
	char c1;
	char c2;
	int i;
};
int main()
{
	struct S1 s;
	struct S2 t;
	printf("%d\n", sizeof(s));
	printf("%d\n", sizeof(t));
}

可能我们的答案是两个6，但事实是这样吗？

并不是

原来，在结构体中存在内存对齐。

二.结构体内存对齐

让我们看看结构体的对齐规则：

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 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 和 该结构体成员大小 中的较小值

3.结构体总大小为最大对齐数的整数倍。

4.如果有嵌套结构体，嵌套的结构体对齐到自己的最大对其书的整数倍出，结构体的整体大小就是所有最大对齐数的整数倍。

1.非嵌套结构体的大小

上图

c1先放置，i大小为4，取4和8（VS中默认为8）的较小值，对齐到4

c2大小为1，取1和8的较小值，直接放置

因为结构体的大小为最大对其数的整数倍，而现在字节大小为9，因此要对齐到12（叉号为被浪费的空间）

上图中，c1和c2先放置，i对齐到8，8为4的整数倍，因而输出为8

2.含嵌套结构体的大小

三.为什么要内存对齐

1.平台原因（移植原因）

不是所有硬件平台都能访问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，否则会异常。

2.性能原因

能够一次性访问内存，试想，假如内存不对齐，访问一个地址要是只有半个数据该多难受。