C语言结构体的字节对齐及指定对齐方式
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语言的字节对齐及#pragmapack的使用
C语言的字节对齐及#pragmapack的使用C编译器的缺省字节对齐方式（自然对界）在缺省情况下，C编译器为每一个变量或是数据单元按其自然对界条件分配空间。
在结构中，编译器为结构的每个成员按其自然对界（alignment）条件分配空间。
各个成员按照它们被声明的顺序在内存中顺序存储（成员之间可能有插入的空字节），第一个成员的地址和整个结构的地址相同。
C编译器缺省的结构成员自然对界条件为“N字节对齐”，N即该成员数据类型的长度。
如int型成员的自然对界条件为4字节对齐，而double类型的结构成员的自然对界条件为8字节对齐。
若该成员的起始偏移不位于该成员的“默认自然对界条件”上，则在前一个节面后面添加适当个数的空字节。
C编译器缺省的结构整体的自然对界条件为：该结构所有成员中要求的最大自然对界条件。
若结构体各成员长度之和不为“结构整体自然对界条件的整数倍，则在最后一个成员后填充空字节。
例子1（分析结构各成员的默认字节对界条界条件和结构整体的默认字节对界条件）:struct Test{char x1; // 成员x1为char型(其起始地址必须1字节对界)，其偏移地址为0char x2; // 成员x2为char型(其起始地址必须1字节对界，其偏移地址为1float x3; // 成员x3为float型(其起始地址必须4字节对界)，编译器在x2和x3之间填充了两个空字节，其偏移地址为4char x4; // 成员x4为char型(其起始地址必须1字节对界)，其偏移地址为8};因为T est结构体中，最大的成员为flaot x3，因些此结构体的自然对界条件为4字节对齐。
则结构体长度就为12字节，内存布局为1100 1111 1000。
例子2：#include <stdio.h>//#pragma pack(2)typedef struct{int aa1; //4个字节对齐 1111char bb1;//1个字节对齐 1short cc1;//2个字节对齐 011char dd1; //1个字节对齐 1} testlength1;int length1 = sizeof(testlength1); //4个字节对齐，占用字节1111 1011 1000,length = 12typedef struct{char bb2;//1个字节对齐 1int aa2; //4个字节对齐 01111short cc2;//2个字节对齐 11char dd2; //1个字节对齐 1} testlength2;int length2 = sizeof(testlength2); //4个字节对齐，占用字节1011 1111 1000,length = 12typedef struct{char bb3; //1个字节对齐 1char dd3; //1个字节对齐 1int aa3; //4个字节对齐 001111short cc23//2个字节对齐 11} testlength3;int length3 = sizeof(testlength3); //4个字节对齐，占用字节1100 1111 1100,length = 12typedef struct{char bb4; //1个字节对齐 1char dd4; //1个字节对齐 1short cc4;//2个字节对齐 11int aa4; //4个字节对齐 1111} testlength4;int length4 = sizeof(testlength4); //4个字节对齐，占用字节1111 1111,length = 8int main(void){printf("length1 = %d.\n",length1);printf("length2 = %d.\n",length2);printf("length3 = %d.\n",length3);printf("length4 = %d.\n",length4);return0;}改变缺省的对界条件(指定对界)· 使用伪指令#pragma pack (n)，C编译器将按照n个字节对齐。
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。
c语言结构体对齐规则
c语言结构体对齐规则
C语言结构体对齐规则是指在定义结构体时，编译器会按照一定的规则对结构体中的成员进行对齐，以保证结构体在内存中的存储方式是合理的。
这个规则是由编译器实现的，不同的编译器可能会有不同的实现方式。
结构体对齐的目的是为了提高内存访问的效率。
在计算机中，内存是以字节为单位进行存储的，而不是以位为单位。
因此，如果结构体中的成员没有按照一定的规则进行对齐，那么在访问结构体中的成员时，就需要进行多次内存访问，这会降低程序的执行效率。
C语言结构体对齐规则的实现方式是通过在结构体中插入一些空白字节来实现的。
具体来说，编译器会按照结构体中最大成员的大小进行对齐，也就是说，结构体中的每个成员都必须按照最大成员的大小进行对齐。
例如，如果结构体中最大的成员是一个int类型的变量，那么结构体中的每个成员都必须按照4字节进行对齐。
在进行结构体对齐时，编译器还会考虑结构体中成员的顺序。
具体来说，编译器会将结构体中相邻的成员进行合并，以减少空白字节的数量。
例如，如果结构体中有两个char类型的成员，那么编译器会将它们合并为一个2字节的成员，而不是分别对齐。
除了按照最大成员的大小进行对齐外，编译器还会考虑一些其他的因素，例如编译器的优化级别、目标平台的字节序等。
因此，在编
写程序时，我们应该尽量避免依赖结构体对齐的具体实现方式，以免出现不可预测的问题。
C语言结构体对齐规则是编译器为了提高程序执行效率而实现的一种机制。
在定义结构体时，我们应该遵循一定的规则，以保证结构体在内存中的存储方式是合理的。
同时，我们也应该尽量避免依赖结构体对齐的具体实现方式，以免出现不可预测的问题。
c语言结构体中的数组字节对齐
C语言结构体中的数组字节对齐在C语言中，结构体是一种用户自定义的数据类型，用于将不同类型的数据组合在一起。
结构体中常常包含多个成员变量，其中可能有数组类型的成员变量。
在结构体中使用数组时，需要了解数组字节对齐的概念和规则，以确保内存的最佳利用和访问的效率。
什么是字节对齐字节对齐是指在将数据存储在计算机内存中时，按照特定规则进行调整，以确保数据的存储和访问的效率。
字节对齐的规则可以对齐数据的起始地址或者数据的长度。
计算机中的数据存储是按照字节(Byte)来划分的，一个字节通常由8个二进制位组成。
字节对齐的主要目的是为了节省内存和提高访问效率。
在C语言中，结构体中的成员变量通常按照字节对齐的规则来排列。
C语言结构体中的数组字节对齐规则在C语言中，结构体中的数组字节对齐规则通常遵循以下原则：1.结构体的起始地址必须是所有成员变量所要求对齐方式的最小公倍数。
2.结构体中的每个成员变量的地址必须是它本身的大小的整数倍。
3.结构体的总大小必须是其最大成员变量大小的整数倍。
根据字节对齐规则，如果结构体中的成员变量的累计大小不是字节对齐的倍数，编译器会在成员变量之间添加填充字节，以满足对齐要求。
这些填充字节在结构体的占用空间中不可访问。
填充字节的目的是将后续成员变量的地址对齐，以提高内存访问效率。
数组字节对齐的示例为了更好地理解数组字节对齐的规则，我们来看一个示例。
#include <stdio.h>struct MyStruct {char c;int i;char arr[3];};int main() {struct MyStruct s;printf("sizeof(MyStruct) = %lu\n", sizeof(struct MyStruct));printf("sizeof(s.c) = %lu\n", sizeof(s.c));printf("sizeof(s.i) = %lu\n", sizeof(s.i));printf("sizeof(s.arr) = %lu\n", sizeof(s.arr));return 0;}输出结果：sizeof(MyStruct) = 12sizeof(s.c) = 1sizeof(s.i) = 4sizeof(s.arr) = 3在这个示例中，我们定义了一个包含一个字符类型变量、一个整型变量和一个长度为3的字符数组的结构体MyStruct。
C语言结构体对齐问题
C语言结构体对齐问题1。
几个结构体例子：struct{short a1;short a2;short a3;}A;struct{long a1;short a2;}B;sizeof( A)=6, sizeof( B)=8,为什么？注：sizeof(short)=2,sizeof(long)=4因为：“成员对齐有一个重要的条件，即每个成员按自己的方式对齐。
其对齐的规则是，每个成员按其类型的对齐参数(通常是这个类型的大小)和指定对齐参数(这里默认是8字节)中较小的一个对齐。
并且结构的长度必须为所用过的所有对齐参数的整数倍，不够就补空字节。
”(引用)结构体A中有3个short类型变量，各自以2字节对齐，结构体对齐参数按默认的8字节对齐，则a1,a2,a3都取2字节对齐，则sizeof(A)为6，其也是2的整数倍；B中a1为4字节对齐，a2为2字节对齐，结构体默认对齐参数为8，则a1取4字节对齐，a2取2字节对齐，结构体大小6字节，6不为4的整数倍，补空字节，增到8时，符合所有条件，则sizeof(B)为8；可以设置成对齐的#pragma pack(1)#pragma pack(push)#pragma pack(1)struct{short a1;short a2;short a3;}A;struct{long a1;short a2;}B;#pragma pack(pop)结果为sizeof( A)=6,sizeof( B)=6 ************************#pragma pack(8)struct S1{char a;long b;};struct S2 {char c;struct S1 d;long long e;};#pragma pack()sizeof(S2)结果为24.成员对齐有一个重要的条件，即每个成员分别对齐，即每个成员按自己的方式对齐。
也就是说上面虽然指定了按8字节对齐，但并不是所有的成员都是以8字节对齐。
c语言结构体对齐规则
c语言结构体对齐规则C语言结构体对齐规则结构体是C语言中一种自定义的数据类型，可以用来存储不同类型的数据，使得数据的组织更加灵活。
在使用结构体时，为了提高内存的利用率和访问效率，C语言引入了结构体对齐规则。
结构体对齐是指在结构体中各个成员之间的内存间隔，也称为对齐间隔。
结构体对齐的目的是为了使得结构体的成员在内存中按照一定的规则对齐，以提高访问效率。
在C语言中，结构体的对齐规则是由编译器决定的。
一般来说，结构体对齐规则主要涉及两个方面：成员对齐和结构体整体对齐。
1. 成员对齐在结构体中，每个成员都有自己的对齐要求。
对于基本数据类型，如整型、字符型等，其对齐要求一般与其本身的大小相关，例如int 类型通常要求4字节对齐，而char类型则无对齐要求。
对于数组成员，其对齐要求与数组元素的对齐要求相同。
对于结构体中的成员，编译器会按照成员的类型和对齐要求进行内存对齐。
对于需要对齐的成员，编译器会在其前面填充适当的空白字节，以满足对齐要求。
填充的字节数量由编译器自行决定，在不同的编译器和平台上可能有所差异。
2. 结构体整体对齐结构体整体对齐是指结构体变量在内存中的起始地址需要满足的对齐要求。
结构体整体对齐要求一般是结构体中成员对齐要求的最大公约数。
例如，如果结构体中有一个成员要求4字节对齐，而另一个成员要求8字节对齐，则结构体整体对齐要求为8字节。
结构体整体对齐要求的目的是为了提高访问效率。
如果结构体的整体对齐要求为8字节，那么在访问该结构体变量时，编译器会保证该变量的起始地址是8的倍数，以提高访问速度。
在实际编程中，为了满足结构体对齐规则，可以使用#pragma pack指令来控制对齐方式。
该指令可以指定结构体的对齐方式，常用的取值有1、2、4、8等。
例如，使用#pragma pack(4)指令可以将结构体的对齐方式设置为4字节对齐。
需要注意的是，结构体对齐规则是与编译器和平台相关的，不同的编译器和平台可能有不同的对齐规则。
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。
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内存中结构体的内存对齐
一、字节对齐作用和原因：
对齐的作用和原因：各个硬件平台对存储空间的处理上有很大的不同。
一些平台对某些特定类型的数据只能从某些特定地址开始存取。
比如有些架构的CPU在访问一个没有进行对齐的变量的时候会发生错误，那么在这种架构下编程必须保证字节对齐，其他平台可能没有这种情况，但是最常见的是如果不按照适合其平台要求对数据存放进行对齐，会在存取效率上带来损失。
比如有些平台每次读都是从偶地址开始，如果一个int型（假设为32位系统）如果存放在偶地址开始的地方，那么一个读周期就可以读出这32bit，而如果存放在奇地址开始的地方，就需要2个读周期，并对两次读出的结果的高低字节进行拼凑才能得到该32bit 数据，显然在读取效率上下降很多。
二、字节对齐规则：
四个重要的概念：
1．数据类型自身的对齐值：对于char型的数据，其自身对齐值为1，对于short型为2，对于int，float，double类型，其自身对齐值为4个字节。
2．结构体或者类的自身对齐值：其成员中自身对齐值最大的那个值。
3．指定对齐值：#pragma pack (value)时指定的对齐value。
4．数据成员、结构体和类的有效对齐值：自身对齐值和指定对齐值中小的那个值。
补充：
1).每个成员分别按自己的方式对齐,并能最小化长度。
2).复杂类型(如结构)的默认对齐方式是它最长的成员的对齐方式,这样在成员是复杂类型时,可以最小化长度。
3).对齐后的长度必须是成员中最大的对齐参数的整数倍,这样在处理数组时可以保证每一项都边界对齐。
#pragma pack(1)
struct test
{
static int a; //static var
double m4;
char m1;
int m3;
} #pragma pack()
//sizeof(test)=13;
Class test1{ };
//sizeof(test1)=1;
/* 注明：
1、结构或者类中的静态成员不对结构或者类的大小产生影响，因为静态变量的存储位置与结构或者类的实例地址无关；
2、没有成员变量的结构或类的大小为1，因为必须保证结构或类的每一个实例在内存中都有唯一的地址。
*/
#pragma pack(1)
struct test
{
static int a; //static var
double m4;
char m1;
int m3;
}
#pragma pack()
//sizeof(test)=13;
Class test1{ };
//sizeof(test1)=1;
/* 注明：
1、结构或者类中的静态成员不对结构或者类的大小产生影响，因为静态变量的存储位置与结构或者类的实例地址无关；
2、没有成员变量的结构或类的大小为1，因为必须保证结构或类的每一个实例在内存中都有唯一的地址。
*/
示例：//分析下面的例子C：
//
#pragma pack (2) /*指定按2字节对齐*/
struct C
{
char b;
int a;
short c;
};
#pragma pack () //恢复对齐状态
/*
第一个变量b的自身对齐值为1，指定对齐值为2，所以，其有效对齐值为1，假设C从0x0000开始，那么b存放在0x0000，符合0x0000%1 = 0；
第二个变量，自身对齐值为4，指定对齐值为2，所以有效对齐值为2，所以顺序存放在0x0002、0x0003、0x0004、0x0005四个连续的字节空间中，符合0x0002%2=0。
第三个变量c的自身对齐值为2，所以有效对齐值为2，顺序在0x0006、0x0007中，符合
0x0006%2=0。
所以从0x0000到0x0007共八字节存放的是struct C的变量。
又struct C的自身对齐值为4，所以struct C的有效对齐值为2。
又8%2=0，struct C只占用0x0000到0x0007的八个字节。
所以sizeof(struct C)=8。
如果把上面的#pragma pack(2)改为#pragma pack(4)，那么我们可以得到结构的大小为12。
*/
//再看下面这个例子
//
#pragma pack(8)
struct S1
{
char a;
long b;
};
struct S2 {
char c;
struct S1 d;
long long e;
};
#pragma pack()
sizeof(S2)结果为24.
/*
S1中:
成员a是1字节默认按1字节对齐,指定对齐参数为8,这两个值中取1,a按1字节对齐; 成员b是4个字节,默认是按4字节对齐,这时就按4字节对齐,所以sizeof(S1)应该为8;
S2 中:
c和S1中的a一样,按1字节对齐,
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；
长度为24,已经可以被8(成员e按8字节对齐)整除.一共使用了24个字节.
a b
S1的内存布局：11**,1111,
c S1.a S1.b d
S2的内存布局：1***,11**,1111,****11111111
*/
//再看下面这个例子
//
#pragma pack(8)
struct S1
{
char a;
long b;
};
struct S2 {
char c;
struct S1 d;
long long e;
};
#pragma pack()
sizeof(S2)结果为24.
/*
S1中:
成员a是1字节默认按1字节对齐,指定对齐参数为8,这两个值中取1,a按1字节对齐; 成员b是4个字节,默认是按4字节对齐,这时就按4字节对齐,所以sizeof(S1)应该为8;
S2 中:
c和S1中的a一样,按1字节对齐,
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；
长度为24,已经可以被8(成员e按8字节对齐)整除.一共使用了24个字节.
a b
S1的内存布局：11**,1111,
c S1.a S1.b d
S2的内存布局：1***,11**,1111,****11111111
*/
三、针对字节对齐，我们在编程中如何考虑？
如果在编程的时候要考虑节约空间的话，那么我们只需要假定结构的首地址是0，然后各个变量按照上面的原则进行排列即可，基本的原则就是把结构中的变量按照类型大小从小到大声明，尽量减少中间的填补空间。
还有一种就是为了以空间换取时间的效率，我们显示的进行填补空间进行对齐，比如：有一种使用空间换时间做法是显式的插入reserved成员：
struct A
{
char a;
char reserved[3]; //使用空间换时间
int b;
};
reserved成员对我们的程序没有什么意义，它只是起到填补空间以达到字节对齐的目的，当然即使不加这个成员通常编译器也会给我们自动填补对齐，我们自己加上它只是起到显示的提醒作用。
四、字节对齐可能带来的隐患
代码中关于对齐的隐患，很多是隐式的。
比如在强制类型转换的时候。
例如：
unsigned int i = 0x12345678;
unsigned char *p = NULL;
unsigned short *p1 = NULL;
p=&i;
*p=0x00;
p1=(unsigned short*)(p+1);
*p1=0x0000;
最后两行代码，从奇数边界去访问unsigned short型变量，显然不符合对齐的规定。
在X86上，类似的操作只会影响效率，但是在MIPS或者sparc上，可能就是一个error，因为它们要求字节必须对齐。
五、如何查找与字节对齐方面的问题
如果出现对齐或者赋值问题首先查看
1．编译器设置的对齐值
2．看这种体系本身是否支持非对齐访问
3．如果支持看设置了对齐与否，如果没有则看访问时需要加某些特殊的修饰来标志其特殊访问操作。