结构体对齐方式
C语言结构体字节对齐简单计算方法
C语⾔结构体字节对齐简单计算⽅法
1.在C语⾔⾥⾯每⼀种数据类型都有字节对齐⽐如在32位操作系统下：整型的⾃⾝对齐数就是 4 字节，字符型就是 1 字节，double就是 8 字节。
但是结构体的计算⽅式就和普通的数据类型不⼀样。
在C语⾔⾥⾯字节对齐的⽅式主要根据“有效对齐数”来确定，那么有效对齐数是怎杨确定的呢？
在结构体⾥⾯：：： 有效字节对齐数 = （⾃⾝对齐数 < 最⼤字节）？（⾃⾝对齐数）：（最⼤字节）；
⾃⾝对齐数 = 4字节（32位操作系统）;(8 字节为32位操作系统)。
最⼤字节数 = 结构体⾥⾯最⼤的⼀个数据类型所占的字节数。
列：struct test{
char a;
int a;
short c;
}d;
sizeof(d) == ? ; //在32位操作系统下为12字节，64位操作系统下也为12字节。
（每⼀次都开4个字节）
struct test2{
char a;
double b;
short c;
}d;
sizeof(d) == ? ;// 在32位操作系统下为16字节（每⼀次开4个字节），在64位操作系统下为24字节（每⼀次开8个字节）。
c语言结构体对齐规则
c语言结构体对齐规则C语言中的结构体是一种将多个数据项组合成一个整体的数据类型。
在定义结构体时，需要考虑如何进行内存对齐，以保证数据访问的正确性和效率。
本文将介绍C语言结构体的对齐规则。
结构体内存对齐规则主要涉及两个概念：对齐边界和填充字节。
对齐边界指的是数据在内存中的对齐位置，它必须是该数据类型大小的整数倍。
填充字节是指在数据与对齐边界之间补充的字节，以满足对齐要求。
C语言结构体对齐规则如下：1. 结构体内的第一个数据成员放在地址最低的位置，后面的数据成员按照声明顺序依次放置。
2. 结构体的总大小必须是其包含的所有数据成员大小的整数倍，如果不是，则在最后一个数据成员后面填充字节。
3. 结构体的对齐边界为其中最大的数据成员大小。
即结构体的起始地址必须是最大数据成员大小的整数倍。
4. 当结构体中包含的数据成员不同类型时，按照其大小从大到小进行排列。
5. 如果结构体中包含的数据成员中有某个成员的大小超过了当前的对齐边界，则需要进行填充字节，以保证下一个数据成员的对齐要求。
下面通过几个例子来说明内存对齐规则的应用：例一：struct student{char name[10];int age;float score;};使用sizeof计算结构体大小得到：24 （可以想象，不加对齐的话只有12个字节）对齐后：struct student{char name[10]; 10char fill[2]; fillint age; 4float score; 4};例二：struct person{char gender;short height;int id;};使用sizeof计算结构体大小得到：8 （在32位架构上）对齐后：struct person{char gender; 1char fill[1]; fillshort height; 2int id; 4};例三：struct fraction{int numerator;int denominator;char symbol;};使用sizeof计算结构体大小得到：12 （在32位架构上）对齐后：struct fraction{int numerator; 4int denominator; 4char symbol; 1char fill; fill};总结：内存对齐是为了保证数据访问的效率和正确性，不能忽视。
结构体对齐方式
结构体对齐方式摘要：1.结构体对齐方式的概念2.结构体对齐方式的原因3.结构体对齐方式的优缺点4.结构体对齐方式的编程实践正文：结构体对齐方式是计算机程序设计中的一种数据结构布局策略。
在结构体中，各个成员变量按照一定的对齐方式进行排列，以提高数据访问的效率。
在32 位系统下，结构体对齐方式通常为4 字节对齐，而在64 位系统下，则为8 字节对齐。
结构体对齐方式的主要原因是内存访问的局部性原理。
由于计算机内存访问的时间复杂度远高于CPU 处理数据的时间复杂度，因此，通过优化内存访问的方式，可以提高程序的整体性能。
结构体对齐方式就是利用内存访问局部性原理的一种具体实现。
结构体对齐方式的优点主要体现在访问效率的提高上。
由于结构体对齐方式使得成员变量在内存中的位置固定，因此，CPU 在访问结构体成员时，只需要访问一次内存，就可以取得连续的成员数据，这大大提高了访问效率。
然而，结构体对齐方式也有其缺点。
首先，对齐方式可能会导致内存的浪费。
例如，如果一个结构体只有一个字节的空间，但是由于对齐要求，可能需要浪费7 个字节的内存空间。
其次，对齐方式可能会使得结构体的长度不固定，这对于一些需要固定结构体长度的场景来说，可能会有影响。
在编程实践中，我们可以通过预编译指令来控制结构体的对齐方式。
例如，在C 语言中，可以使用#pragma pack 指令来指定结构体的对齐方式。
在C++中，则可以使用alignas 和alignof 关键字来实现对齐方式的控制。
总的来说，结构体对齐方式是一种在内存布局上优化程序性能的方法，虽然它有一些缺点，但是，在大多数情况下，它的优点足以弥补这些缺点。
内嵌结构体的对齐方式
内嵌结构体的对齐方式
内嵌结构体的对齐方式是根据包含它的结构体的对齐方式来确定的。
在C语言中，默认的对齐方式是按照结构体中的成员顺序逐个对齐，每个成员的对齐方式由其类型决定。
常见的对齐方式有：
- 对于字符类型（char），按照字节对齐，即对齐值为1。
- 对于短整型（short），根据系统架构不同，可能按照2字节对齐或4字节对齐。
- 对于整型（int）和浮点型（float），通常按照4字节对齐。
- 对于长整型（long）和双精度浮点型（double），通常按照8字节对齐。
当结构体中出现内嵌结构体时，内嵌结构体的对齐方式受到外层结构体的对齐方式的影响。
即内嵌结构体的起始地址必须是外层结构体对齐值的整数倍。
例如，考虑以下代码示例：
```c
struct InnerStruct {
char c;
int i;
};
struct OuterStruct {
char a;
struct InnerStruct inner;
int b;
};
```
在这个例子中，OuterStruct中包含了InnerStruct。
根据编译器
的对齐规则，如果char是1字节对齐，int是4字节对齐，那
么OuterStruct的对齐值将是4。
因此，编译器将使得InnerStruct的起始地址必须是4的整数倍。
实际上，每个编译器可能会有不同的对齐规则和默认对齐方式，可以通过编译器提供的特定选项来调整对齐方式。
对于特定的对齐需求，还可以使用预编译指令来设置结构体的对齐方式。
C语言结构体内存对齐详解
C语⾔结构体内存对齐详解⽬录实例⼀：分析：存储结构图如下实例⼆：分析：存储结构如下实例三：分析：存储结构如下实例四：分析：存储结构图如下总结1、结构体内存对齐是指当我们创建⼀个结构体变量时，会向内存申请所需的空间，⽤来存储结构体成员的内容。
我们可以将其理解为结构体成员会按照特定的规则来存储数据内容。
2、结构体的对齐规则（1）第⼀个成员在相⽐于结构体变量存储起始位置偏移量为0的地址处。
（2）从第⼆个成员开始，在其⾃⾝对齐数的整数倍开始存储（对齐数=编译器默认对齐数和成员字节⼤⼩的最⼩值，VS编译器默认对齐数为8）。
（3）结构体变量所⽤总空间⼤⼩是成员中最⼤对齐数的整数倍。
（4）当遇到嵌套结构体的情况，嵌套结构体对齐到其⾃⾝成员最⼤对齐数的整数倍，结构体的⼤⼩为当下成员最⼤对齐数的整数倍。
3、了解了结构体的对齐规则后，我们通过实战来巩固（实例⼀⾄实例三同类，请细品实例四）实例⼀：分析：存储结构图如下红⾊填充内存为结构体成员a，因其为char类型且是第⼀个成员，由规则（1）可得如下；橙⾊填充为结构体成员b，因其为int 类型且不是第⼀个成员，由规则（2）可得如下；绿⾊填充为结构体成员c，因其为char类型且不是第⼀个成员，由规则（2）（3）可得如下；画红叉内存位置属于因对齐造成的浪费内存。
实例⼆：分析：存储结构如下红⾊填充内存为结构体成员a，因其为char类型且是第⼀个成员，由规则（1）可得如下；橙⾊填充为结构体成员b，因其为char类型且不是第⼀个成员，由规则（2）可得如下；绿⾊填充为结构体成员c，因其为int类型且不是第⼀个成员，由规则（2）（3）可得如下；画红叉内存位置属于因对齐造成的浪费内存。
实例三：分析：存储结构如下红⾊填充内存为结构体成员a，因其为double类型且是第⼀个成员，由规则（1）可得如下；橙⾊填充为结构体成员b，因其为char类型且不是第⼀个成员，由规则（2）可得如下；绿⾊填充为结构体成员c，因其为int类型且不是第⼀个成员，由规则（2）（3）可得如下；画红叉内存位置属于因对齐造成的浪费内存。
c++中结构体内存对齐规则
C++中的结构体（struct）内存对齐是由编译器处理的，它的目的是为了提高访问结构体成员的效率，避免因内存对齐不当而导致的性能损失。
结构体内存对齐规则如下：
1.成员对齐规则：
–结构体的每个成员都有自己的对齐要求，要求的字节数是成员自身大小和默认对齐字节数中较小的那个。
默认对齐字节数通常是编译器或
平台相关的。
2.结构体整体对齐规则：
–结构体的整体对齐要求是结构体中所有成员对齐要求的最大值。
这确保结构体的起始地址和结尾地址都符合成员的对齐要求。
3.填充字节：
–为了满足对齐要求，编译器可能会在结构体的成员之间插入一些填充字节。
这些填充字节不属于结构体的成员，只是为了对齐而存在。
4.#pragma pack 指令：
–有时候，程序员可能需要更精确地控制结构体的对齐规则。
在这种情况下，可以使用#pragma pack指令来设置结构体的对齐字节数。
但要
注意，这样做可能影响性能，因为它可能导致额外的内存访问成本。
示例：
在这个例子中，ExampleStruct的大小是 16 字节，其中包含了填充字节以确保对齐。
实际的大小可能会因编译器和平台而异。
请注意，结构体内存对齐规则是平台和编译器相关的，不同的编译器和平台可能有不同的默认对齐策略。
如果你需要确切控制结构体的对齐，可以使用编译器提供的特定指令或选项。
结构体字节对齐的方法
结构体字节对齐的方法全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：结构体字节对齐是编程中一个非常重要的概念，尤其在涉及到内存对齐的底层编程中更是不可或缺。
在结构体的定义中，每个元素都需要在内存中占用一定的空间，而结构体整体的大小受到字节对齐规则的限制。
本文将介绍结构体字节对齐的方法及其原理，希望能帮助读者更好地理解和掌握这一概念。
一、什么是字节对齐字节对齐是指在结构体中每个元素按照特定的规则分配内存空间，以便提高内存读取的效率。
在计算机系统中，一般要求数据在内存中的存储地址是某个特定值的倍数，这个特定值就是对齐系数。
常用的对齐系数有1、2、4、8等，根据不同的系统和编译器，对齐系数可能会有所不同。
二、结构体字节对齐的原理在C语言中，结构体的内存对齐是通过编译器来进行处理的。
当定义一个结构体时，编译器会按照一定的规则对结构体中的元素进行字节对齐，以便提高读取效率。
具体的对齐规则如下：1. 结构体中每个元素的偏移量必须是它自身类型大小的整数倍。
2. 结构体的大小必须是最大元素类型大小的整数倍。
3. 结构体的对齐系数为结构体中所有元素类型大小的最大值。
通过这些规则，编译器可以在编译时确定结构体的大小，并根据对齐系数进行内存对齐，从而提高内存访问的效率。
1. 使用#pragma pack指令在C语言中，可以使用#pragma pack指令来改变编译器默认的对齐系数。
通过指定pack(n)来设置n值，表示结构体的对齐系数为n。
这样可以在需要的时候自定义结构体的对齐系数，提高程序的效率。
```c#pragma pack(1)struct Student {char name[10];int age;float score;};```上面的代码中，通过#pragma pack(1)改变了结构体的对齐系数为1，从而可以确保结构体中的每个元素都按照一个字节进行对齐。
2. 使用__attribute__((packed))关键字在GCC编译器中，可以使用__attribute__((packed))关键字来实现对齐系数的设置。
结构体的对齐补齐规则
结构体的对齐补齐规则
结构体的对齐补齐规则是一种内存布局的规则，用于保证结构体中的每个成员在内存中被正确地对齐，以提高访问和读取结构体成员的效率。
对齐规则还包括补齐规则，即在结构体成员之间添加一些字节，以使每个成员的地址能够被对齐。
对齐规则基于编译器的实现和操作系统的架构，通常的规则如下： 1. 数据成员对齐规则
对齐要求：结构体成员的地址必须是其数据类型大小的整数倍。
结构体成员的对齐方式，优先按成员的自身长度对齐，如果自身长度不足以满足对齐要求，则按照最大成员长度对齐。
2. 结构体对齐规则
对齐要求：结构体变量的地址必须是结构体中最大数据成员大小的整数倍。
结构体变量的对齐方式，按照结构体成员中最大的对齐要求进行。
3. 补齐规则
在每个成员之间插入一些字节，以使结构体成员的地址能够被对齐。
补齐的字节数由结构体成员按照对齐规则所需的字节数与结构体中最大数据成员大小的差值取小值得出。
对齐补齐规则不仅影响内存占用大小，还直接影响程序的性能。
因此，在编写程序时，需要注意结构体成员的顺序和数据类型，以及结构体变量的声明顺序和对齐方式，以充分利用对齐补齐规则提高程序的运行效率。
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结构体对齐方式
结构体(struct)的sizeof值，并不是简单的将其中各元素所占字节相加，而是要考虑到存储空间的字节对齐问题。
先看下面定义的两个结构体.
struct
{ char a;
short b;
char c; }S1;
struct
{ char a;
char b;
short c; }S2; 分别用程序测试得出sizeof(S1)=6 , sizeof(S2)=4
可见，虽然两个结构体所含的元素相同，但因为其中存放的元素类型顺序不一样，所占字节也出现差异。
这就是字节对齐原因。
通过字节对齐，有助于加快计算机的取数速度，否则就得多花指令周期。
字节对齐原则：
结构体默认的字节对齐一般满足三个准则：
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（offset）都是成员自身大小的整数倍，如有需要编译器会在成员之间加上填充字节（internal adding）；
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（trailing padding）。
通过这三个原则，就不难理解上面两个struct的差异了.
对于struct S1, 为了使short变量满足字节对其准则(2), 即其存储位置相对于结构体首地址的offset是自身大小(short占2个字节)的整数倍，必须在字节a后面填充一个字节以对齐；再由准则(3),为了满足结构体总大小为short大小的整数倍，必须再在c后面填充一个字节。
对于struct S2, 却不必如上所述的填充字节，因为其直接顺序存储已经满足对齐准则。
如果将上面两个结构体中的short都改为int(占4个字节), 那么会怎么样呢？程序得出sizeof(S1)=12, sizeof(S2)=8
利用上面的准则，也不难计算得出这样的结果。
S1中在a后面填充3个字节、在c后面填充3个字节，这样一共12个字节；S2中在a、b顺序存储之后填充两个字节用以对其，这样一共就8个字节。
当然，在某些时候也可以设置字节对齐方式。
这就需要使用 #pragma pack 。
#pragma pack(push) //压栈保存
#pragma pack(1)// 设置1字节对齐
struct
{ char a;
short b;
char c; }S1;
#pragma pack(pop) // 恢复先前设置
如上所示，将对其方式设为1字节对齐，那么S1就不填充字节，sizeof为各元素所占字节之和即4。
这一点在从外部2进制文件中读入struct大小的数据到struct中,是很有用的。
另外，还有如下的一种方式：
·__attribute((aligned (n)))，让所作用的结构成员对齐在n字节自然边界上。
如果结构中有成员的长度大于n，则按照最大成员的长度来对齐。
·__attribute__ ((packed))，取消结构在编译过程中的优化对齐，按实际占用字节数进行对齐。