字节对齐问题

为了能使CPU对变量进行高效快速的访问，变量的起始地址应该具有某些特性，
即所谓的“对齐”。例如对于4字节的int类型变量，其起始地址应位于4字节边界上，
即起始地址能够被4整除。变量的对齐规则如下（32位系统）：

Type
Alignment

char
在字节边界上对齐

short (16-bit)
在双字节边界上对齐

int and long (32-bit)
在4字节边界上对齐

float
在4字节边界上对齐

double
在8字节边界上对齐

 

字节对齐的细节和具体编译器实现相关，但一般而言，满足三个准则：
 
1) 结构体变量的首地址能够被其最宽基本类型成员的大小所整除；

2) 结构体每个成员相对于结构体首地址的偏移量都是成员大小的整数倍，如有需要编译器会在成

  员之间加上填充字节；例如上面第二个结构体变量的地址空间。

3) 结构体的总大小为结构体最宽基本类型成员大小的整数倍，如有需要编译器会在最末一个成员

   之后加上填充字节。
例如:

struct s1
{
 char a;
 short b;
 char c;
};

　　在上述结构体中，size最大的是short，其长度为2字节，因而结构体中的char成员a、c都以2

为单位对齐，sizeof(s1)的结果等于6；
      
                              a               b              c
s1的内存布局        1*              11              1*  (*表示填充的字节,下同)
若改为
struct s1
{
 char a;
 int b;
 char c;
};

　　其结果显然为12。
                                   a               b                c
s1的内存布局        1***           1111           1***
 
2.又如:
       struct S1{
                  char a;
                  long b;
               };
       struct S2 {
                  char c;
                  struct S1 d;
                  long long e;
                 };
sizeof(S2)结果为24;
分析如下:
         根据上面的分析sizeof(s1)=8;
         s1的内存布局        a           b 
                                       1***         1111  
         S2 中,c和S1中的a一样,按1字节对齐,而d 是个结构,它是8个字节,它按什么对齐呢?对

于结构来说,它的默认对齐方式就是它的所有成员使用的对齐参数中最大的一个,S1的就是4.所以,

成员d就是按4字节对齐.成员e是8个字节,它是默认按8字节对齐,和指定的一样,所以它对到8字节

的边界上,这时, 已经使用了12个字节了,所以又添加了4个字节的空,从第16个字节开始放置成员

e.这时,长度为24,已经可以被8(成员e按8字节对齐)整除.这样, 一共使用了24个字节.
         S2的内存布局        c                d                          e
                                     1***       1***1111****         11111111
再看两个结构体成员比较复杂的例子:
  Typedef struct student

 

{

 

       Char name[10]；

 

       Long sno;

 

       Char sex;

 

       Float score [4];

 

} STU; 
sizeof(STU)=?
STU的内存布局             name            sno       sex         score
                              1111111111**      1111       1***       1111111111111111
sizeof(STU)=10+2+4+1+3+16
如果我们把STU中的成员改一下顺序:
 Typedef struct student

 

{

 

       Char name[10]；

       Char sex;

 

       Long sno;

       Float score [4];

 

} STU; 
STU的内存布局        name         sex       sno        score
                             1111111111      1*       1111       1111111111111111

sizeof(STU)=10+2+4+16
注意：

1） 对于空结构体，sizeof ＝＝ 1；因为必须保证结构体的每一个实例在内存中都
有独一无二的地址。

2） 结构体的静态成员不对结构体的大小产生影响，因为静态变量的存储位置与
结构体的实例地址无关。

例如：

struct {static int I;} T;
sizeof(T) == 1; 
struct {char a; static int I;} T1;
sizeof(T1) == 1;