探讨C语言结构体对齐问题(彻底搞清楚)

ajtdnta · 发表于 2020-8-14 17:18:26

写的很辛苦，都是一字一字敲出来的，希望能帮助到大家。
如果有不对的地方，欢迎大家交流。
前提条件：确认所有基本数据类型分别占用多少个字节。(这个不完全跟平台一致，不要简单地说8位机，16位机， 32位机， 64机，它还跟编译器本身密切相关)
这里就拿32位平台下，并且sizeof(char)=1, sizeof(short)=2, sizeof(int)=4 sizeof(long)=8的情况来说明。（听到32位就理所当然地说是按4字节对齐也是致命的。）
几个注意事项：
1.  当前结构体成员本身需要几个字节来储存。(以上都有说明，看成员类型就知道了)
2.  下一个结构成员所需要的空间。(如果下一个成员占用字节较大，当前和往后都按大的字节数来对齐)
3.  当前结构体成员当中，占用最多的成员是多少个字节。（这里的“当前结构体”是指从第一个成员到正在分析的那个成员为止的结构体）
4.  正在分析的成员按新的对齐来处理后，需要填充的字节是否能够存下一个成员。如果可以，下一个成员有定义和无定义都不会对总占用
字节数产生影响。
(在分析结构所占字节数时，请按顺序进行)
下面举个例子
typedef struct
{
char a;
short b;
int    c;
long d;
char e;
}test_t;
请问以上结构体在当前约束条件下，占用多少字节的内存空间？
分析：
从第一个成员开始：
char a；(1) 它占用一个字节, （2）它的下一个成员 short b; 需要占用2个字节 (3) 到short b;为止占用字节最多的是2字节的short b; 好，到此为止，结构会按当前占用字节数最大的成员所占用的字节数来对齐，也就是按2字节对齐，所以char a; short b;一共要占用4个字节。
现在开始分析int c;
毫无疑问到此为止占8个字节。
同理， long d; 加入后占16字节，但到此为止，结构体中占字节最多的是8字节的long, 所以后面增加的成员只要是在8字节以内，都得占
8字节，哪怕char e;只占了一个字节，因为在此之后，要按8字节来对齐了。
所以sizeof(test_t) = 2+2+4+8+8=24字节。

下面来一题，巩固一下：
typedef struct
  {
char  a; //2 （本来占1字，因为后面的b要2字节对齐，所以要填充一个字节）
short b; //2 (当前占四字节，后面的c也占四字节，刚好对齐，所以不用填充，就占2字节)
int    c; //4 (后面的d, 只占一个字节，所以c不用填充，但往后要按4字节对齐了)
char  d  //8  (如果没有后面的long e, 它是按4字节对齐至少要占用4字节，但后面来个long e, 需要填充7字节，所以d 要占用8个字节)
long  e; //8
char  f[9];//16
} test_t;
sizeof(test_t) = 2+2+4+8+8+16=40;
另外，如果用了#pragam pack(n) //n为 >=0 且为2的较小次方的整数, 或者不写
那么对齐方式是按设定的来。
比如
#pragma pack(1)
typedef struct
{
char  a;
short b;
int    c;
char  d;
long e;
char f[9];
} test_t;
#pragma pack()
它按1字节对齐，只占25字节。
如果上述结构体，指定pack（2）那么它就只占28字节。

总结起来就是：
1.  当前成员占多少字节
2.  下个成员占多少字节
3.  当前和往后按多少字节对齐
4.  新的对齐方式下，当前成员填充的字节数够不够容得下下一个成员。
。。。。
1.  当前成员占多少字节
2.  下个成员占多少字节
3.  当前和往后按多少字节对齐
4.  新的对齐方式下，当前成员填充的字节数够不够容得下下一个成员。
。。。。
1.  当前成员占多少字节
2.  下个成员占多少字节
3.  当前和往后按多少字节对齐
4.  新的对齐方式下，当前成员填充的字节数够不够容得下下一个成员。
这是一个递归的过程，用好它去分析每一个成员就行了。

mj8abcd · 发表于 2020-8-14 18:02:27

地沟油 · 发表于 2020-8-14 20:05:56

墙头草 · 发表于 2020-8-21 22:51:35

sunbonnet · 发表于 2020-9-18 08:53:42

逆天pads · 发表于 2020-10-23 13:09:33

逆天pads · 发表于 2020-11-4 12:59:32

zhhuxx · 发表于 2021-7-25 09:00:30

17369281225 · 发表于 2021-7-25 09:52:08

sun5304 · 发表于 2022-2-6 09:04:19

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