结构体对齐计算方式

Posted 2021-06-30 行稳方能走远

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• 法则一：结构体成员的偏移量必须是成员大小的整数倍(数组除外)
• 法则二：结构体大小必须是所有成员大小的整数倍(数组、结构体除外)
• 带数组的结构体大小计算
• 带结构体的结构体大小计算
• 带联合体的结构体大小计算
• pragma pack(4)向4对齐

对齐方式确实很浪费空间，可是按照计算机的访问规则，这种对齐方式提升了效率。

法则一：结构体成员的偏移量必须是成员大小的整数倍(数组除外)

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>


struct s1{
    char ch1;	//1
    char ch2;	//1
    int i;		//4 2
};

int main()
{

        printf("char = %d\\n",sizeof(char));
        printf("float = %d\\n",sizeof(float));
        printf("int = %d\\n",sizeof(int));
        printf("double = %d\\n",sizeof(double));

        printf("S1 = %d\\n",sizeof(struct s1));
        return 0;


}

首先，第一个成员ch1 的偏移量为0（可以这么理解 距离结构体头距离为0），ch1的类型为char，大小为1字节，0被认为是任何数的整数倍，所以到ch1这里大小为1；
第二个成员ch2，ch2的偏移量是前面成员的大小和（这个大小和是遵循第一法则的前提下的大小和，不是随意加起来就行的），所以ch2的偏移量为1，1满足ch2的大小1的整数倍，所以到ch2这里大小为1+1 = 2；
最后i，int i的偏移量为1+1 = 2，但2不是int型大小4的整数倍，所以要在前面加上2（多偏移两个），将之变为4，才满足第一法则。
综上s1的大小为1+1+2+4 = 8；

法则二：结构体大小必须是所有成员大小的整数倍(数组、结构体除外)

struct s2{

	char ch1;	//1
	int i;		//4  3
	char ch2;	//1  3

};

根据第一法则可以简单计算下s2的大小：
到ch1这里为1
到int这里为1+3+4 = 8
到ch2这里 8+1 = 9；
但是运行结果为12。
因为9不是4和1的整数倍（遵循第二法则），所以要继续偏移，直到12。

带数组的结构体大小计算

struct s3{
    char ch1;
    int i;
    char str[10];
};

1+3+4+10 = 18，因为18不是4的倍数，所以要偏移到20。这里偏移到20不是因为str数组的大小为10才偏移的，是因为i的大小为4，法则一和法则二都是除数组外。

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当结构体里有数组的时候，数组那一成员不遵循偏移量和数组成员大小对齐法则，直接将前面的大小加上数组的大小。 举个例子：

struct demo{
    char ch1;
    int i;
    char str[32];
};

这个demo计算到int i的时候为8，8直接加上数组大小32为40，40正好是4的整数倍，所以demo的大小就为40。

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再举个例子：

struct demo{
    char ch1;
    int i;
    char str[55];
};

8+55 = 63，63不是4的整数倍，所以要偏移到64，即demo的大小为64。

带结构体的结构体大小计算

struct s4{
    char ch;  		//1
    int i;   		//4 3
    struct s{		//只是定义了个结构体 不算入
        char ch1;	//
        int j;		//
    }; 
    float f;		//4
};

大小：12

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struct s4{
    char ch;  		//1
    int i;   		//4  3
    struct s{		//定义 并且占用内存8
        char ch1;	//1
        int j;		//4  3
    }stmp; 
    float f;		//4
};

里面这个结构体的大小是8，那么是否结构体大小就要向8对齐呢？这个结构体的大小是20，很明显不是8的倍数。所以计算结构体大小时是把里面这个结构体就看做是一个char,和一个int，不是看做一个整体。

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struct s4{
    char ch;  		//1
    int i;   		//4  3
    struct s{		//定义 并且占用内存
        char ch1;	//1
        int j;		//4  3
        double d;   //8
    }stmp; 
    float f;		//4
};

28(不是double的倍数+4)–>32

带联合体的结构体大小计算

struct s5{
    char ch;  
    int i;   
    union{
        char ch1;
        int j;
    }; 
};

结果为12，算结构体大小的时候，如果里面有联合体，取联合体里面最大的成员计算。

pragma pack(4)向4对齐

#pragma pack(4) 	//指定向4对齐  
struct s6{
    char ch;
    int i;
    float f;
    double d;
};

#pragma pack(4) 这句话是指定计算大小的时候向4对齐
结果为20，不加这句话结果就是24。

#pragma pack(10) 	//指定向10对齐  
struct s7{
    char ch;
    int i;
    float f;
    double d;
};

1+3+4+4+4+8 = 24。
这一个在ubuntu中运行结果为24，没有对齐10，是因为最大时double，如果指定的比成员最大的还要大就按照成员最大的对齐。