C进阶：结构体的内存对齐

一.为什么存在内存对齐

大部分的参考资料都是如是说的： 1. 平台原因(移植原因)： 不是所有的硬件平台都能访问任意地址上的任意数据的；某些硬件平台只能在某些地址处取某些特定类型的数据，否则抛出硬件异常。 2. 性能原因： 数据结构(尤其是栈)应该尽可能地在自然边界上对齐。原因在于，为了访问未对齐的内存，处理器需要作两次内存访问；而对齐的内存访问仅需要一次访问。 总体来说： 结构体的内存对齐是拿空间来换取时间的做法。

二.内存对齐规则

1. 第一个成员在与结构体变量偏移量为0的地址处。 2. 其他成员变量要对齐到某个数字（对齐数）的整数倍的地址处。 对齐数 = 编译器默认的一个对齐数 与 该成员大小的较小值。 （ VS中默认的值为8 ） 3. 结构体总大小为最大对齐数（每个成员变量都有一个对齐数）的整数倍。 4. 如果嵌套了结构体的情况，嵌套的结构体对齐到自己的最大对齐数的整数倍处，结构体的整体大小就是所有最大对齐数（含嵌套结构体的对齐数）的整数倍。

什么意思呢？

下面我们通过例子来说明；

三.实例

例1.

struct S1
{
   char c1;
   int i;
   char c2;
};

请看详细图解：

vs2022打印结果：

例2.

struct S2
{
char c1;
char c2;
int i;
};

这题结构体内的成员类型和例1中的一样，但顺序却不一样；

不过不用担心，他们内存对齐的规则还是一样的；

vs2022 打印结果：

通过上面两个例子，我们发现，即使结构体的成员类型相同，结构体的内存大小最后可能还是不同，我们最好把小类型的写在一起，这样可以节省空间；

例3.

struct S3
{
double d;
char c;
int i;
};

我们依然来看详细图解：

vs2022 打印结果：

例4.

struct S4
{
   char c1;
   struct S3 s3;
   int d;
};

图解：

vs2022打印结果：