结构体内存对齐

来源：互联网发布：云技术与云计算编辑：程序博客网时间：2024/04/27 13:36

结构体内存对齐，主要是为了CPU能更快速的提取数据

所谓的对齐，指结构体及其成员的内存起始地址address应为要对齐大小X的倍数，

即address = kX

假设 n 为编译器设定的对齐大小, item为结构体中成员类型，那么实际对齐的大小值，

计算如下:

X = min(n, sizeof(item))

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举例:

例1:

enum ENUM_DATA{IntData, CharData, LongData};struct Item{    char ItemChar1[30];    ENUM_DATA ItemEnum;    char ItemChar2[50];    int ItemInt;};

sizeof(struct Item)等于多少？

分析如下:

1.结构体模式模式按成员中最大长度类型进行内存对齐，

struct Item中最大长度类型为int，长度为4

2.假设第一成员的起始地址为0，那么:

ItemChar1 的类型长度为1，根据X = min(n, sizeof(ItemChar1))，即X = min(4, 1) = 1，按1对齐

所以，内存地址空间范围为 0~29, 占30个Byte;

ItemEnum 的类型长度为4，根据X = min(n, sizeof(ItemEnum))，即X = min(4, 4) = 4，按4对齐

由于ItemChar1的结尾内存地址为29，所以下一个成员应该从30开始，

但是30不是4的倍数，往后偏移到32才是4的倍数，

所以ItemEnum的起始内存地址应该是32，

所以，内存地址空间范围为 32~35, 占4个Byte;

ItemChar2 的类型长度为1, X = min(4, 1) = 1

所以，内存地址空间范围为 36~85, 占50个Byte;

ItemInt 的类型长度为4，X = min(4, 4) = 4

起始地址应该是86，但是86非4的倍数，最靠近的88才是4的倍数，

所以起始地址偏移到88的位置

所以，内存地址空间范围为 88~91, 占4个Byte;

3. 由上一步计算得到结构体的内存空间范围为0~91，即大小为92，

而92已经是4的倍数，即所谓的已经对齐

所以该结构体的大小: sizeof(struct Item)等于92

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例2：

struct A{int i;int j;  short s;char c;};

分析如下:

1.结构体A的最大长度类型int，大小为4

2.假设起始地址为0

i 的类型int，大小为4， min(4, 4) = 4, 按4对齐，内存地址空间为 0~3

j 的类型int，大小为4， min(4, 4) = 4, 按4对齐，内存地址空间为 4~7 (4已是4的倍数)

s 的类型short，大小为2，min(4, 2) = 2, 按2对齐，内存地址空间为 8~9 (8已是2的倍数)

c 的类型char，大小为1， min(4, 1) = 1, 按1对齐，内存地址空间为 10 (10已是1的倍数)
3. 结构体A的地址空间范围为0~10, 大小为11，

但由于要按4对齐，11非4的倍数，最靠近的12才是

所以结构体A的大小应该是12

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例3：

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

1. 结构体最大长度类型double，长度为8

2. 假设结构体起始地址为0

a 的类型char大小为1，1小于8，按1对齐，地址空间范围为 0

b 的类型int 大小为4，4小于8，按4对齐，

由于接下来的起始地址1不是4的倍数，所以取4做起始地址

即b的地址空间范围应该是4~7

c 的类型double 大小为8，8等于8，按8对齐，

接着的起始地址应该是8，已经是8的倍数，

所以c的地址空间范围应该是 8~15

d 的类型char大小为1，1小于8，按1对齐，地址空间范围16

3. 结构体地址空间范围0~16，大小为17，

17不是8的倍数，最靠近的为8的倍数的数应该是24，

所以该结构体大小为24

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测试:

test.c

#include <stdio.h>struct st_a {int a;char b;char c;};struct st_b {char b;short c;int a;};struct st_c {char b;int a;short c;};int main(int argc, char* argv[]){struct st_a a;struct st_b b;struct st_c c;printf("st_a size:%d\n", sizeof(a));printf("       &a:%ld\n", &a.a);printf("       &b:%ld\n", &a.b);printf("       &c:%ld\n", &a.c);printf("st_b size:%d\n", sizeof(b));printf("       &b:%ld\n", &b.b);printf("       &c:%ld\n", &b.c);printf("       &a:%ld\n", &b.a);printf("st_c size:%d\n", sizeof(c));printf("       &b:%ld\n", &c.b);printf("       &a:%ld\n", &c.a);printf("       &c:%ld\n", &c.c);    return 0; }

gcc -o t test.c

./t

输出:

st_a size:8       &a:140733530861264       &b:140733530861268       &c:140733530861269st_b size:8       &b:140733530861248       &c:140733530861250       &a:140733530861252st_c size:12       &b:140733530861232       &a:140733530861236       &c:140733530861240

参考文章:

http://blog.csdn.net/hbyh/article/details/2061471