結(jié)構(gòu)體內(nèi)存對齊，這回給你徹底搞會！

一、內(nèi)存對齊的原因

 1.平臺原因（移植原因）：一些資料上是這樣說的，“不是所有的硬件平臺都能訪問任意地址上的任意數(shù)據(jù)；某些硬件平臺只能在某些特定地址處取某些特定的數(shù)據(jù)，否則就會拋出硬件異常”。也就是說在計算機在內(nèi)存讀取數(shù)據(jù)時，只能在規(guī)定的地址處讀數(shù)據(jù)，而不是內(nèi)存中任意地址都是可以讀取的。

2.效率原因：正是由于只能在特定的地址處讀取數(shù)據(jù)，所以在訪問一些數(shù)據(jù)時，對于訪問未對齊的內(nèi)存，處理器需要進行兩次訪問；而對于對齊的內(nèi)存，只需要訪問一次就可以。其實這是一種以空間換時間的做法，但這種做法是值得的。

二、結(jié)構(gòu)體內(nèi)存對齊規(guī)則

1.第一個成員在結(jié)構(gòu)體變量偏移量為0 的地址處，也就是第一個成員必須從頭開始。

2.其他成員變量要對齊到某個數(shù)字（對齊數(shù)）的整數(shù)倍的地址處。對齊數(shù) 為編譯器默認的一個對齊數(shù)與該成員大小中的較小值。vs中默認值是8 Linux默認值為4（當然可以通過#pragma pack（）修改），但修改只能設(shè)置成1，2，4，8，16。

3.結(jié)構(gòu)體總大小為最大對齊數(shù)的整數(shù)倍。（每個成員變量都有自己的對齊數(shù)）

4.如果嵌套結(jié)構(gòu)體，嵌套的結(jié)構(gòu)體對齊到自己的最大對齊數(shù)的整數(shù)倍處，結(jié)構(gòu)體的整體大小就是所有最大對齊數(shù)（包含嵌套結(jié)構(gòu)體的對齊數(shù)）的整數(shù)倍。

三、內(nèi)存對齊規(guī)則應用

這四條規(guī)則可能不太好理解，下面我們就通過幾個實例進行講解：

例題1

結(jié)果是8，我們來分析一下為什么結(jié)果是 8。c1是char型，占一個字節(jié)，第一個成員即 c1 在結(jié)構(gòu)體變量偏移量為0 的地址處。

c2是char型，占一個字節(jié)，要對齊到對齊數(shù)的整數(shù)倍的位置。對齊數(shù) = 編譯器默認的一個對齊數(shù)與該成員大小中的較小值，vs中默認值是8，取較小值1，char類型的對齊數(shù)是1，所以對齊到1 的整數(shù)倍，那就是偏移量為1開始的地址空間。

i是int類型，占四個字節(jié)，要對齊到對齊數(shù)的整數(shù)倍的位置。int類型的對齊數(shù)就是 4，所以對齊到4 的整數(shù)倍。 

內(nèi)存分布圖 1

例題2

結(jié)果是12，來看一下過程。c1是char型，占一個字節(jié)，對應到結(jié)構(gòu)體變量偏移量為0 的地址處。i是int型，占四個字節(jié)，對齊數(shù)就是4，對齊到4的整數(shù)倍位置處，即偏移量為4開始的地址空間。

c2是char型，占一個字節(jié)，對齊到1 的整數(shù)倍，那就是下一個地址空間，對齊到偏移量為8的地址空間。結(jié)構(gòu)體總大小為最大對齊數(shù)的整數(shù)倍，所以為對齊數(shù)4的整數(shù)倍，現(xiàn)在已經(jīng)用了9個字節(jié)的空間，那么總大小就是12個字節(jié)空間。所以輸出結(jié)果是12。

內(nèi)存分布圖 2

例題3

結(jié)果是32，我們來看一下分析：根據(jù)上面講解的容易得出struct S3占16個字節(jié)。那我們來看一下struct S4的大小，struct S4中有三個成員變量，第一個char型，占一個字節(jié)，對齊到偏移量為0的地址處。

第二個成員是結(jié)構(gòu)體嵌套使用，結(jié)構(gòu)體S3變量s3，剛才已經(jīng)得出占16個字節(jié)，所以第二個成員對齊數(shù)是16，又因為對齊數(shù)是編譯器默認數(shù)與成員對齊數(shù)中的較小值，vs默認對齊數(shù)是8，取較小值8，所以對齊到偏移量為8的地址空間處。

第三個成員是double型，占8個字節(jié)，對應到8的整數(shù)倍即偏移量24的地址處。結(jié)構(gòu)體總大小是最大對齊數(shù)8的整數(shù)倍，所以是32。

內(nèi)存分布圖3 

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