结构体对齐
c++ 内存对齐规则
c++ 内存对齐规则
C++中的内存对齐规则确保数据结构在内存中按照特定的规则进行布局，以便提高访问效率和系统性能。
下面是关于C++内存对齐的详细介绍：
一、内存对齐原则：
1．对于任何给定的数据类型，其起始地址必须是它自身大小的整数倍。
2．结构体的总大小必须是其最大成员大小的整数倍。
二、默认对齐：
1．基本数据类型（如char、int、float等）的默认对齐值通常等于其大小。
2．对于结构体，其默认对齐值等于其最大成员大小。
三、结构体对齐规则：
1．结构体的对齐值为结构体中最大成员的大小。
2．结构体的大小为结构体中所有成员大小的总和，但不会小于其对齐值。
3．如果结构体中包含成员的自定义对齐指令（如#pragma pack），则按照指令指定的对齐方式进行对齐。
四、对齐修饰符：
1．C++11引入了对齐修饰符alignas，可以用于指定特定变量或结构体的对齐方式。
2．例如：alignas(8) int array[16];将array数组的对齐方式设置为8字节。
五、注意事项：
1．内存对齐可以提高访问效率，但可能会浪费一些内存空间。
2．对于跨平台开发，需要注意不同平台上的对齐规则可能不同，因此在进行数据传输或持久化存储时需要考虑跨平台兼容性。
总之，C++的内存对齐规则确保了数据在内存中按照特定规则进行布局，以提高访问效率和系统性能。
开发者可以使用默认对齐规则或使用对齐修饰符来指定特定变量或结构体的对齐方式。
C语言基础--结构体对齐，位域，联合体
C语⾔基础--结构体对齐，位域，联合体结构体对齐1--结构体对齐的原因与意义许多计算机系统对基本数据类型的可允许地址做出了⼀些限制，要求某种类型的对象的地址必须是某个值K（通常是2，4，8）的倍数，⽽这个k则被称为该数据类型的对齐模数(alignment modulus)。
这种对其限制不仅简化了处理器与存储系统之间的接⼝的硬件设计，⽽且提⾼了存储系统的性能。
2 -- 结构体对齐包括两个⽅⾯的含义1)结构体总长度2)结构体内各数据成员的内存对齐，即该数据成员相对结构体的起始位置3--不同编译器的对其策略1)Linux沿⽤的对其策略是2字节的数据类型（例如short)的地址必须是2的倍数，⽽更⼤的数据类型(如int，double)的地址必须是4的倍数。
2)Windows对齐要求更要严格些，任何K字节（基本）对象的地址都必须是k的倍数。
4 -- 结构体⼤⼩的计算⽅法和步骤1)将结构体内所有数据成员的长度值相加，记为sum_a；2)将各数据成员为了内存对齐，按各⾃对齐模数⽽填充的字节数累加到和sum_a上，记为sum_b。
对齐模数是#pragma pack指定的数值以及该数据成员⾃⾝长度中数值较⼩者。
该数据相对起始位置应该是对齐模式的整数倍;3)将和sum_b向结构体模数对齐，该模数是#pragma pac指定的数值和结构体内部最⼤的基本数据类型成员长度中数值较⼩者。
结构体的长度应该是该模数的整数倍.4）Linux与Windows基本数据类型⼤⼩以及对齐模数char short int long double long double平台长度与对齐模数Windows长度124488对齐模数124488Linux长度1244812对齐模数1244443.例⼦1）1: struct my_struct 2: { 3: char a; 4: long double b; 5: };Windows分析：步骤1：得出sum_a=1+8=9;步骤2，数据成员a放在相对偏移0处，之前不需要填充字节；数据成员b为了内存对齐，根据“结构体⼤⼩的计算⽅法和步骤”中第⼆条原则，其对齐模数是8，之前需填充7个字节，sum_a + 7 = 16B --> sum_b = 16 B步骤3：按照定义，结构体对齐模数是结构体内部最⼤数据成员长度和pragma pack中较⼩者，前者为8后者为4，所以结构体对齐模数是4。
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）。
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。
go 结构体对齐原则
Go 结构体对齐原则在 Go 语言中，结构体（Struct）是一种自定义的数据类型，用于封装一组相关的字段（Field）。
在使用结构体时，我们需要了解结构体在内存中的对齐原则。
结构体对齐原则是为了优化内存访问的效率，提高程序的性能。
本文将详细介绍 Go 结构体对齐原则的背景、规则以及对性能的影响。
背景计算机内存是按照字节（Byte）来划分的，每个字节都有一个唯一的地址。
当我们定义一个结构体时，编译器会根据结构体的字段的类型和顺序来分配内存空间。
然而，由于硬件的限制，读取内存的操作在某些情况下可能会受到限制，这就需要对结构体进行对齐操作。
对齐规则Go 语言中的结构体对齐遵循以下规则：1.结构体的字段按照定义的顺序依次存放在内存中。
2.结构体的字段的类型会影响对齐规则，不同类型的字段可能需要不同的字节对齐方式。
3.结构体的对齐方式是以字段中最大字节长度的字段为基准进行对齐的。
4.结构体的大小是字段大小的总和，但是可能会被对齐规则所影响而增加。
根据这些规则，我们可以通过以下示例来说明结构体对齐的原则：type Example struct {a int8 // 1 字节对齐b int16 // 2 字节对齐c int32 // 4 字节对齐d int64 // 8 字节对齐}在这个示例中，结构体Example的字段a是int8类型，占用 1 个字节。
由于int8类型的长度是 1 字节，所以a字段不需要进行对齐。
接下来，字段b是int16类型，占用 2 个字节。
由于int16类型的长度是 2 字节，所以b字段需要进行 2 字节对齐。
同样的道理，字段c和d分别是int32和int64类型，占用 4 个字节和 8 个字节，因此它们也需要进行相应的对齐。
根据对齐规则，Example结构体的大小是 16 个字节。
即使a字段只占用了 1 个字节，但是由于对齐的需要，结构体的大小被对齐到了 16 个字节。
这样做的目的是为了优化内存的访问效率。
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。
讲解C语言编程中的结构体对齐
讲解C语言编程中的结构体对齐讲解C语言编程中的结构体对齐Q：关于结构体的对齐，到底遵循什么原则？A：首先先不讨论结构体按多少字节对齐，先看看只以1字节对齐的情况：#include#include#define PRINT_D(intValue) printf(#intValue" is %dn", (intValue));#define OFFSET(struct,member) ((char *)&((struct *)0)->member - (char *)0)#pragma pack(1)typedef struct{ char sex; short score; int age;}student;int main(){ PRINT_D(sizeof(student)) PRINT_D(OFFSET(student,sex)) PRINT_D(OFFSET(student,score)) PRINT_D(OFFSET(student,age)) return 0;}输出：sizeof(student) is 7OFFSET(student,sex) is 0OFFSET(student,score) is 1OFFSET(student,age) is 3可以看到，如果按1字节对齐，那么结构体内部的成员紧密排列，sizeof(char) == 1, sizeof(short) == 2, sizeof(int) == 4.修改上面的代码，去掉#pragma pack语句，代码如下：#include#include#define PRINT_D(intValue) printf(#intValue" is %dn", (intValue));#define OFFSET(struct,member) ((char *)&((struct *)0)->member - (char *)0)typedef struct{ char sex; short score; int age;}student;int main(){ PRINT_D(sizeof(student)) PRINT_D(OFFSET(student,sex)) PRINT_D(OFFSET(student,score)) PRINT_D(OFFSET(student,age)) return 0;}运行结果：sizeof(student) is 8OFFSET(student,sex) is 0OFFSET(student,score) is 2OFFSET(student,age) is 4此时，各个成员之间就不像之前那样紧密排列了，而是有一些缝隙。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
关于 C 语言中的结构体对齐
(1)什么是字节对齐
一个变量占用 n 个字节，则该变量的起始地址必须能够被n 整除，即: 存放起始地址 % n = 0 ，对于结构体而言，这个 n 取其成员种的数据类型占空间的值最大的那个。
(2)为什么要字节对齐
内存空间是按照字节来划分的，从理论上说对内存空间的访问可以从任何地址开始，但是在实际上不同架构的 CPU 为了提高访问内存的速度，就规定了对于某些类型的数据只能从特定的起始位置开始访问。
这样就决定了各种数据类型只能按照相应的规则在内存空间中存放，而不能一个接一个的顺序排列。
举个例子，比如有些平台访问内存地址都从偶数地址开始，对于一个 int 型( 假设 32 位系统 )，如果从偶数地址开始的地方存放，这样一个读周期就可以读出这个 int 数据，但是如果从奇数地址开始的地址存放，就需要两个读周期，并对两次读出的结果的高低字节进行拼凑才能得到这个 int 数据，这样明显降低了读取的效率。
(3)如何进行字节对齐
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 ( 不指定则取默认值 ) 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。
这个规则有点苦涩，可以把这个规则分解一下，前半句的意思先获得对齐值后与指定对齐值进行比较 ,其中对齐值获得方式如下：
1. 数据类型的自身对齐值为：对于 char 型数据，其自身对齐值为 1 ，对于 short 型为
2 ，对于 int, long, float 类型，其自身对齐值为 4 ，对于 double 类型其自身对齐值为
8 ，单位为字节。
2. 结构体自身对齐值：其成员中自身对齐值最大的那个值。
其中指定对齐值获得方式如下：
#pragma pack (value) 时的指定对齐值 value 。
未指定则取默认值。
后半句的意思是主要是针对于结构体的长度而言，因为针对数据类型的成员，它仅有一个对齐参数，其本身的长度、于这个对齐参数，即 1 倍。
对于结构体而言，它可能使用了多种数据类型，那么这句话翻译成对齐规则：每个成员的起始地址 % 自身对齐值 = 0 ，如果不等于0 则先补空字节直至这个表达式成立。
换句话说，对于结构体而言，结构体在在内存的存放顺序用如下规则即可映射出来：
( 一)每个成员的起始地址 % 每个成员的自身对齐值 = 0 ，如果不等于 0 则先补空字节直至这个表达式成立；
( 二 ) 结构体的长度必须为结构体的自身对齐值的整数倍, 不够就补空字节。
举个例子：
#pragmapack(8)
structA{
chara;
longb;
};
structB{
chara;
structAb;
longc;
};
structC{
chara;
structAb;
doublec;
};
structD{
chara;
structAb;
doublec;
intd;
};
structE{
chara;
intb;
structAc;
doubled;
};
对于 struct A 来说，对于 char 型数据，其自身对齐值为 1，对于 long 类型，其自身对齐值为 4, 结构体的自身对齐值取其成员最大的对齐值，即大小 4 。
那么 struct A 在内存中的顺序步骤为：
(1) char a, 地址范围为 0x0000~0x0000, 起始地址为 0x0000, 满足 0x0000 % 1 = 0 ，这个成员字节对齐了。
(2) long b, 地址起始位置不能从 0x00001 开始，因为 0x0001 % 4 != 0, 所 以先补空字节， 直到 0x00003 结束， 即补 3 个字节的空字节， 从 0x00004 开始存放 b, 其地址范围为 0x00004~0x0007.
（二）.
b 占四位 )
型，其自身对齐值为 4. 故 struct B 的自身对齐值为 4。
那么 structB 步骤为：
(1) char a, 地址范围为 0x0000~0x0000, 起始地址为 0x0000, 满足 0x0000 % 1 = 0 ，这个成员字节对齐了。
(2) struct A b, 地址起始位置不能从 0x00001 开始，因为 0x0001 % 4 != 0, 所以先补空字节，直到 0x00003 结束，即补 3 个字节的空字节，从 0x00004 开始存 放 b, 其地址范围为 0x00004~0x00011.
(3) Io ng c,地址起始位置从 0x000012 开始， 因为 0x0012 % 4 = 0，其地 址范围为 0x00012~0x0015.
(4) 此时成员都存放结束, 结构体长度为 16 ,为结构体自身对齐值的 4 倍,符合条件 （二）. 此时满足条件 （一）和条件 （二） ， struct B 中各成员在内存中的位置为： a*** b c ,
(3) 此时成员都存放结束，结构体长度为 8 ，为结构体自身对齐值的 2 倍，符合条件
此时满足条件 (一)和条件 (二) ， struct A 中各成员在内存中的位置为： a*** b ,si zeof （struct A ） = 8。
( 每个星号代表一位， 成员各自代表自己所占的位， 比如 a 占一位，
对于 struct B ，里面有个类型为 struct A 的成员 b 自身对齐值为 4 ，对于 long 类
在内存中的顺序
sizeof（struct C） = 24 。
（每个星号代表一位，成员各自代表自己所占的位，比如a 占
一位， b 占八位， c 占四位）
对于struct C,里面有个类型为 struct A 的成员b自身对齐值为 4，对于double
类型，其自身对齐值为 8. 故 struct C 的自身对齐值为 8。
那么 struct C 在内存中的顺序步骤为：
（1） char a, 地址范围为 0x0000~0x0000, 起始地址为 0x0000, 满足 0x0000 % 1 = 0，这个成员字节对齐了。
(2) struct A b, 地址起始位置不能从0x00001 开始，因为 0x0001 % 4 != 0,
所以先补空字
直到 0x00003 结束，即补 3 个字节的空字节，从 0x00004 开始存节，
放 b, 其地址范围
0x00004~0x00011.
为
(3) double C，地址起始位置不能从0x000012 开始，因为 0x0012 % 8 != 0，所以先补空字节，直到 0x000015 结束，即补 4 个字节的空字节，从 0x00016 开始存放
c, 其地址范围为 0x00016~0x0023.
（4）此时成员都存放结束，结构体长度为 24 ，为结构体自身对齐值的 3 倍，符合条件（二）.
此时满足条件（一）和条件（二）， struct C 中各成员在内存中的位置为： a*** b ** ** c ,sizeof（struct C） = 24 。
（每个星号代表一位，成员各自代表自己所占的位，比如a 占一位， b 占八位， c 占八位）
对于struct D，自身对齐值为 8。
前面三个成员与 struct C是一致的。
对于第四成员
d ，因为 0x0024 % 4 = 0, 所以可以从 0x0024 开始存放 d, 其地址范围为 0x
00024~0x00027. 此时成员都存放结束，结构体长度为 28 ， 28 不是结构体自身对齐值
8 的倍数，所以要在后面补四个空格，即在 0x0028~0x0031 上补四个空格。
补完了，结构体长
度为 32, 为结构体自
身对齐值的 4 被，，符合条件（二）.
此时满足条件（一）和条件（二）， struct D 中各成员在内存中的位置为： a*** b ** ** c d **** ,sizeof（struct D） = 32 。
（每个星号代表一位，成员各自代表自己所占的位，比如 a 占一位， b 占八位， c 占八位 , d 占四位）。
对于 struct E 中各成员在内存中的位置为： a*** b c d, sizeof（struct E） = 2
4。
（每个星号代表一位，成员各自代表自己所占的位，比如a占一位，b占四位，c占八位, d 占八位）。
通过 struct D 和 struct E 可以看出，在成员数量和类型一致的情况，后者的所占空间少于前者，因为后者的填充空字节要少。
如果我们在编程时考虑节约空间的话，应该遵循将变量按照类型大小从小到大声明的原则 , 这样尽量减少填补空间。
另外，可以在填充空字节的地方来插入 reserved 成员 , 例如
struct A
{
char a;
char reserved[3];
int b;
}；
这样做的目的主要是为了对程序员起一个提示作用，如果不加则编译器会自动补齐。