一图看懂结构体对齐

一图看懂结构体对齐

为什么需要结构体对齐？根本原因在于CPU访问数据的效率问题。

• 不是所有的硬件平台都能访问任意地址的任意数据，某些硬件平台只能在某些地址处取某些特定类型的数据的，否则抛出异常。
• 数据结构（尤其是栈）应尽可能在自然边界上对齐，因为在访问为对齐的内存时，处理器需要访问多次，而对齐的内存处理器只需要访问一次。

对齐原则

• 以 #pragma pack(x) 中 x 的大小和结构中占用空间最大的成员做比较，取小值为 n（外对齐依据）
• 以 n 值和结构体每个成员比较，得出结果列表为 m[x]
• 根据每个成员的大小依次向内存中填充数据，要求填充 成员的起始地址 减去 构体起始地址 的差都可以整除 m[x] ，如不能整除则向后移动，直到可以整除再填充成员到内存（内对齐依据）
• 当全部成员填充完毕后所占用的字节若不能整除 n，则扩充内存到可以整除 n 为止。

#include <stdio.h> 
#pragma pack(4) 
typedef struct data { 
    char a; 
    short b; 
    int c; 
} DATA, *PDATA; 

int main(int argc, char* argv[])
{ 
    printf("sizeof(DATA) = %lu\n", sizeof(DATA)); return 0; 
}

#include <stdio.h>

#pragma pack(8)

typedef struct data
{
    char a;
    double b;
    int c;
} DATA, *PDATA;

int main(int argc, char* argv[])
{
    printf("sizeof(DATA) = %lu\n", sizeof(DATA));
    return 0;
}

上面是比较严谨的理解，画图的话最简单。

struct A{
    int a; // 4
    char b; // 1
    short c;// 2
};

struct B{
    char b;
    int a;
    short c;
};

#pragma pack(2) // 指定对齐字节
struct C{
    char b;
    int a;
    short c;
};
#pragma pack() // ，取消指定字节对齐，恢复缺省字节对齐

int main(int argc, char **argv) 
{
    printf("sizeof(A):%zd\n", sizeof(struct A));
    printf("sizeof(B):%zd\n", sizeof(struct B));
    printf("sizeof(C):%zd\n", sizeof(struct C));

    return 0;
}

A结构体【8字节】

a	a	a	a
b		c	c

B结构体【12字节】

b
a	a	a	a
c	c

C结构体【8字节】

b
a	a
a	a
c	c

结构体对齐在嵌入式软件编程中很重要，要引起足够重视，希望对你有所帮助。