字节对齐规则

字节对齐这块知识点看了好几遍，总是忘，今天又碰到了，就在这整理一下。

64位与32位编译器操作系统的区别：

1 、64位与32位linux c开发时默认字节对齐方式分别为8和4字节。

2 、 32和64位C语言内置数据类型，如下表所示：

上表中第一行的大写字母和数字含义如下所示：

I表示：int类型
L表示：long类型
P表示：pointer指针类型
32表示：32位系统
64表示64位系统
如：LP64表示，在64位系统下的long类型和pointer类型长度为64位。
64位Linux使用了 LP64标准，应该是多使用这种标准，即：（1）long类型和pointer类型长度为64位，其他类型的长度和32位系统下相同类型的长度相同，32位和64位下类型的长度比较见上图的蓝色部分。（2）字节对齐数为8字节，这也是与32位操作系统不同的地方。
下图为在32和64位linux系统下使用sizeof检测出的数据类型的长度。

32位平台下效果：

64位平台效果：

结构体字节对齐规则

为了加快数据存取的速度,编译器默认情况下会对结构体成员和结构体本身存储位置进行处理,使其存放的起始地址是一定字节数的倍数,而不是顺序存放,称为字节对齐.

(以下这3条规则摘自姜学锋,周果清,刘君瑞老师共编的《C++程序设计》,写得很好,在此表示感谢!)   (个人认为,这本书在这一节方面写得要优于《深入理解计算机系统》)

设对齐字节数为n(n = 4或8，区别于32位或者64位操作系统),每个成员内存长度为Li, Max(Li)为最大的成员内存长度,字节对齐规则是:

1.       结构体对象的起始地址能够被Max(Li)所整除;(一般情况下这条规则满足)

2.       结构体中每个成员相对于起始地址的偏移量,即对齐值应是min(n,Li)的倍数.若不满足对齐值的要求,编译器会在成员之间填充若干个字节;(这里总是容易出错)

3.       结构体的总长度值应是min(n,Max(Li))的倍数,若不满足总长度值的要求,编译器在为最后一个成员分配空间后,会在其后填充若干个字节.

以下是自己做的范例,若有什么疑问或错误,请指正,谢谢! 

//第一个范例

int main()

{

    struct s {

            int i;

            char ch;

            short c;

            };

      printf("%d", sizeof( struct s  ));

     return 0;

}

//结果为:4+1+X+2=8 (X=1,满足于对齐规则第2条)

 //第二个范例
int main()
{
    struct s {
            char ch;
            int i;
            short c;
            };
    printf("%d", sizeof( struct s  ));
     return 0;

}

//结果为:1+X+4+2+Y=12  (X=3,Y=2,分别满足于对齐规则第2条和第3条)

 

//使用pragma pack(push,n)和pragma pop组合

//第三个范例
#pragma pack(push,2)    //此处n=2,(相当于将VC默认的对齐字节数设定为n=2)
int main()
{
    struct s {
            int i;
            char ch;
            short c;
            };
     #pragma pack(pop)
    printf("%d", sizeof( struct s  ));
     return 0;

}

//结果为:4+1+X+2=8(X=1,满足于对齐规则第条)

 

//第四个范例
#pragma pack(push,4)     //此处n=4,(相当于将VC默认的对齐字节数设定为n=4)
 
int main()
{
    struct s {
            int i;
            char ch;
            short c;
            };
      #pragma pack(pop)
    printf("%d", sizeof( struct s  ));
    return 0;

}

//结果为:4+1+X+2=8(X=1,满足于对齐规则第2条)

 

//第五个范例
#pragma pack(push,8)    //此处n=8,(相当于将VC默认的对齐字节数设定为n=8)
int main()
{
    struct s {
            int i;
            int y;
            char ch;
            short c;
            };
      #pragma pack(pop)
    printf("%d", sizeof( struct s  ));
     return 0;

}

//结果为:4+4+1+X+2=12(X=1,满足于对齐规则第2条)

//第六个范例，阿里的一道选择题

structT {
    char a;
    int  *d;
    int  b;
    int c:16;
    double e;
};

T*p;

在64位系统以及64位编译器下，以下描述正确的是

A sizeof(p) == 24

B sizeof(*p) == 24

C sizeof(p->a) == 1

D sizeof(p->e) == 4

解析：

A  sizeof(p) == 8  P为指针，64位系统地址占8个字节
B:因为，在64位系统下，地址占64位，即指针占64位，8个字节
所以，*p所占的内存是这要的：
a：本身占1个字节，字节对齐占7个字节，共8个字节
d：64位指针，占8字节
b：占32位，4个字节
c:16 ：占16位，2个字节，字节对齐占2个字节，共4个字节
e：64位，8个字节
 8 + 8 + 4 + 4 + 8 = 32
D sizeof(p->e)== 8  double

故正确答案为C

Thanks: http://www.eefocus.com/yw0520205036/blog/12-11/288292_aa454.html