C&C++结构体内存对齐

  • ​​结构体内存对齐​​
  • ​​结构体内存对齐的原因​​
  • ​​结构体内存对齐规则​​
  • ​​图解​​

结构体内存对齐

先来看这几个结构体，并计算它们的大小

struct  A // 8
{
  char a;
  int b;
};
struct B // 16
{
  char c;
  int d;
  double e;
};
struct C // 24
{
  char f;
  int g;
  double h;
  char i;
};

输出的结果并非是实际成员占用的字节数，这就是结构体内存对齐。

结构体内存对齐的原因

1.平台原因(移植原因)

不是所有硬件平台都能访问任意地址上的任意数据，某些硬件平台只能在某些特定地址处取某些特定的数据，否则就会抛出硬件异常。也就是说计算机在读取内存数据时，只能在规定的地址处读数据，而不是在内存中任意位置都会可以读取的。

2.效率原因

正是由于只能在特定的地址处读取数据，所以在访问一些数据时，对于访问未对齐的内存，处理器需要进行两次访问；而对于对齐的内存，只需要访问一次就可以，其实这是一种以空间换时间的做法，并且这种做法是值得的。

结构体内存对齐规则

  1. 第一个成员在结构体变量偏移为0的地址处，也就是第一个成员必须从头开始。
  2. 其他成员变量要对齐到某个数字（对齐数）的整数倍地址处。对齐数为编译器默认的一个对齐数与该成员大小中的较小值。vs中默认值是8，Linux默认值为4,(可以通过#pragma pack (N)修改，使用#pragma pack(show)可以查看对齐值)，但修改时N的取值只能设置成1，2，4，8，16。

一句话，就是结构体成员的偏移量得是该成员类型大小的整数倍。

当结构体有多个类型的成员变量时，后面的成员会引起偏移量的变化(这个变化指的是与你预想的按顺序排布(不对齐)不同)，就是对齐。

  1. 结构体的总大小为最大对齐数的整数倍。(每个成员都有自己的对齐数)
  2. 如果嵌套结构体，嵌套的结构体对齐到自己的最大对齐数的整数倍，结构体的整体大小就是所有最大对齐数(包括嵌套结构体的对齐数)的整数倍。

图解

C&C++结构体内存对齐_偏移量

offsetof(结构体名字,要求偏移量的结构体变量名-)
可以求出当前变量再结构体中的偏移量
(结构体的的第一个成员在偏移量为0的位置(用这个求该结构体的第一个成员得到的结果就是0))