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struct结构体内存对齐详解

news 2025/9/8 12:51:43

一，什么是内存对齐

1. 即在计算一个结构体对象的大小的时候，其内部成员占用大小比原本类型所占用的空间要大 --- 会按照额外的内存对齐规则多占用空间。

2.现象：

如下图：A 的成员一个字符型 (1字节) + 一个int整形(4字节）, 按照预想应该是 5字节，但是实际结果却是 8 字节。

二，解释（具体对齐规则）

1. 内存对齐数

要正确计算结构体总大小，首先要了解内存对齐数 -- 一个结构体的内存对齐数由其成员决定，每一个成员都有自己的内存对齐数（如果是基本类型，内存对齐数是本身大小），结构体的内存对齐数为其内部成员中最大的内存对齐数。

如：struct B{ char c; int a;} 中结构体 B的内存对齐数为 4 (c 的内存对齐数 1 < a 的内存对齐数4 )

若内部包含结构体成员呢？
如：struct B{ char c; int a;} struct C{char c;struct B b;}

结构体 C的内存对齐数为 4 ( c 的内存对齐数 1 < b 的内存对齐数 4 )

2. 开始实际计算

知道一个结构体的内存对齐数后，便可以开始计算结构体的大小

计算规则就是，按成员声明的顺序开始计算：保证每个成员都在自己内存对齐数倍数位置处开始占用内存。如下图

例一：

struct A
{//			 空间占用		 对齐数char c;      // 0 -- 123	   1		(在第0位置处开始占用， 从 1 位置处开始补齐三个字节 ，使 a 能够在 第 4 位置处开始占用 )int a;	     // 4 5 6 7	       4		(在第 4 位置处开始占用，正常占用 4 个 字节)char c1;     // 8			   1		(在第 8 位置处开始占用，正常占用 1 个 字节)char c2;	 // 9			   1        (在第 9 位置处开始占用，正常占用 1 个 字节)char c3;	 // 10 -- 11	   1        (在第10位置处开始占用， 从 11位置处开始补齐 1 个字节 使 b 能够在第 12 位置处开始占用)int b;		 // 12 13 14 15    4        (在第 12 位置处开始占用，正常占用 4 个 字节)//				b2对齐数 4	int b2;	     // 16 17 18 19   -- 20 21 22 23   (在第16位置处开始占用， 从 20位置处开始补齐 4 个字节 使 d 能够在第 24 位置处开始占用)//				d 对齐数 8double d;    // 24 25 26 27 28 29 30 31	       (在第 24 位置处开始占用，正常占用 8 个 字节)
};
int main()
{printf("%d\n", sizeof(struct A));return 0;
}

例二：

（注：结构体的内存对齐数为其内部成员中最大的内存对齐数）

struct A
{//			 空间占用		 对齐数char c;      // 0 -- 123	   1		(在第0位置处开始占用， 从 1 位置处开始补齐三个字节 ，使 a 能够在 第 4 位置处开始占用 )int a;	     // 4 5 6 7	       4		(在第 4 位置处开始占用，正常占用 4 个 字节)char c1;     // 8			   1		(在第 8 位置处开始占用，正常占用 1 个 字节)char c2;	 // 9			   1        (在第 9 位置处开始占用，正常占用 1 个 字节)char c3;	 // 10 -- 11	   1        (在第10位置处开始占用， 从 11位置处开始补齐 1 个字节 使 b 能够在第 12 位置处开始占用)int b;		 // 12 13 14 15    4        (在第 12 位置处开始占用，正常占用 4 个 字节)//				b2对齐数 4	int b2;	     // 16 17 18 19   -- 20 21 22 23   (在第16位置处开始占用， 从 20位置处开始补齐 4 个字节 使 d 能够在第 24 位置处开始占用)//				d 对齐数 8double d;    // 24 25 26 27 28 29 30 31	       (在第 24 位置处开始占用，正常占用 8 个 字节)
};
struct B
{//				空间占用				对齐数int a;       // 0 1 2 3					   4		(在第0位置处开始占用)char c;		 // 4 -- 5					   1		(在第4位置处开始占用， 从 5 位置处开始补齐 1 个字节 使 d 能够在第 6 位置处开始占用)short b;	 // 6 7						   2		(在第6位置处开始占用)struct A ad; // 8 .. 39                    8		(在第8位置处开始占用)
};
int main()
{printf("%d\n", sizeof(struct A));printf("%d\n", sizeof(struct B));return 0;
}

例三：

注意：最终结构体的大小要在满足所有结构体成员对齐的情况下，还要是结构体成员内存对齐数的最大值的倍数 (这里就是 4 的倍数，所以总占用为 5+3(补) = 8

struct A									// 对齐数      空间占用 
{															int a;									//   4	       0 1 2 3			（从0位置开始占用 4 个字节）char c;									//   1            1              (从 1 位置开始占用 1 个字节)// 但是最终结构体 的大小 要为 结构体成员内存对齐数 的 最大值 的倍数 (这里 就是 4 的 倍数 ，所以 总占用为 5+3(补) = 8
};
int main()
{printf("%d\n", sizeof (struct A));return 0;
}