C语言 | 内存对齐01 - 什么是内存对齐
一、前言
在单片机下使用C语言编程时，内存对齐的知识点必须掌握。掌握内存对齐后，可以防止内存碎片化，并且证明你有能力优化内存。嵌入式单片机开发的后阶段，无非就是优化内存与优化代码执行效率。
二、内存对齐
先看如下代码：
结构体Test1占用了多少字节？如果事先不知道内存对齐的话，答案肯定是：1个字节（char）+ 4个字节（int）+ 1个字节（char） = 6个字节。
事实上，Test1结构体占用了12个字节，从DEBUG模式下Watch1观察：
OK，不就猜少了6个字节吗？有什么影响吗？先不说影响吧，咱们先来看看单片机内存里的实际情况。从上图看到，结构体变量的首地址是0x200018F4，通过Keil的Memory1可以看到结构体Text1在内存的分布，如下图所示。
将Test1的内存分布提取出来，如下图所示，因为内存对齐的原因，有6个字节被填充了。换句话说，这6个字节被浪费了，无法被其他资源使用了（因为编译器将这些内存规划给结构体Test1了）。此时，如果使用结构体Text1在堆内存大量地定义变量的话，将会造成非常严重的内存浪费（内存碎片化），浪费的内存 = 6 * N（N表示结构体变量的个数）。比如用结构体Text1定义1000个结构体变量，浪费的内存 = 6 * 1000 = 6000 Byte（非常接近6K内存）。
好了，假如我是懂得内存对齐的原理的，那么我可以这样去优化结构体Text1。
接着，从Debug里观察看看：
最后，去Memory1观察内存的分布情况：
再将结构体Text1的内存分布提取出来分析一下，将成员b与成员c互换位置后，被填充的字节数变成2，成功地优化了4个字节的碎片。如果用Text1的结构体去定义1000个结构体变量的话，那么1000 * 6的碎片内存被优化成1000 * 2的碎片内存，成功改善了1000 * 4(接近4K的内存）啊。
三、在内存对齐话题下的sizeof与offsetof宏
首先，在main.c包含头文件stddef.h。
回到最初的例子，代码如下：
3.1、sizeof
通过sizeof操作符能够得出一个结构的整体长度，包括因边界对齐而跳过的那些字节。
3.2、offsetof宏
考虑到内存对齐的因素，想确定结构体里某个成员的实际位置，可以使用offsetof宏得到。比如我想得到成员b在结构体Test1的实际位置（包括内存对齐因素）。
3.3、Debug
进入Debug模式观察sizeof与offsetof的返回值分别是12与4。
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