关于结构体的内存计算

结构体内存对齐

先看一下下面的代码，他们的内存相等吗？

#include <stdio.h>
struct S1
{char c1;int i;char c2;
};struct S2
{char c1;char c2;int i;
};int main(){printf("%d\n", sizeof(struct S1));printf("%d\n", sizeof(struct S2));return 0;
}

当我们运行出来的时候，就可以发现他们是不一样大小的，s1是12，s2是8。

那么问题来了，这是为什么呢？

这就是我们要讲的结构体内存对齐

第一个成员在与结构体变量偏移量为0的地址处。

其他成员变量要对齐到某个数字（对齐数）的整数倍的地址处。对齐数 = 编译器默认的一个对齐数与该成员大小的较小值。 VS中默认的值为8

结构体总大小为最大对齐数（每个成员变量都有一个对齐数）的整数倍。

如果嵌套了结构体的情况，嵌套的结构体对齐到自己的最大对齐数的整数倍处，结构体的整体大小就是所有最大对齐数（含嵌套结构体的对齐数）的整数倍。

先画个图来表示一下，再解释一下：

先看S1:

c1开辟了一个字节，这时候准备开辟i的内存，int是4个字节，但是vs默认是8个字节，于是4<8,i的对齐数就是4，所以这时候i从第4个地址开始开辟4个字节，c2的对齐数是1，也就紧跟之后开辟1个字节，最后，整个struct最大对齐数是4，所以现在的地址9得向后再开辟3个，达成12（4的整数倍）

先看S2:

c1开辟了一个字节，c2的对齐数是1，这时候准备开辟i的内存，int是4个字节，但是vs默认是8个字节，于是4<8,i的对齐数就是4，所以这时候i从第4个地址开始开辟4个字节，最后，整个struct最大对齐数是4，所以现在的地址8（4的整数倍），就结束了内存分配。

所以最节省的方法：让占用空间小的成员尽量集中在一起。

那么为什么要内存对齐呢？

1. 平台原因(移植原因)： 不是所有的硬件平台都能访问任意地址上的任意数据的；某些硬件平台只能在某些地址处取某些特定类型的数据，否则抛出硬件异常。

2. 性能原因： 数据结构(尤其是栈)应该尽可能地在自然边界上对齐。原因在于，为了访问未对齐的内存，处理器需要作两次内存访问；而对齐的内存访问仅需要一次访问。

修改默认对齐数？是的，可以。

#include <stdio.h>
#pragma pack(8)//设置默认对齐数为8
struct S1
{char c1;int i;char c2;
};
#pragma pack()//取消设置的默认对齐数，还原为默认
#pragma pack(1)//设置默认对齐数为1
struct S2
{char c1;int i;char c2;
};
#pragma pack()//取消设置的默认对齐数，还原为默认
int main()
{//输出的结果是什么？printf("%d\n", sizeof(struct S1));printf("%d\n", sizeof(struct S2));
return 0；
}

运行结果：12和6。

也是s1的默认对齐数是8，s2的默认对齐数是1。

位段

位段的声明和结构是类似的，有两个不同：

1.位段的成员必须是 int、unsigned int 或signed int 。

2.位段的成员名后边有一个冒号和一个数字。

struct A
{int a:2;int b:5;int c:10;int d:30;
};

也就是a=2bit，b=5bit,c=10bit,d=30bit。运行出来占了8个字节，是不是有不解，这不是47bit，一共6个字节吗？

但其实不是这样的，因为是int会先开辟4个字节，一个32个bit位，这时候abc是可以存进去的，但是对于d来说太少了，于是又开辟4个字节，将d全部存进去。所以就是8个字节

1. 位段的成员可以是 int unsigned int signed int 或者是 char （属于整形家族）类型

2. 位段的空间上是按照需要以4个字节（ int ）或者1个字节（ char ）的方式来开辟的。

3. 位段涉及很多不确定因素，位段是不跨平台的，注重可移植的程序应该避免使用位段。

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