1 不同类型指针的偏移步长

（1）不同类型的指针 +1 时，内存偏移的字节数不同。

char *类型指针 + 1，内存偏移 1 字节；
int *类型指针 + 1，内存偏移 4 字节；
double *类型指针 + 1，内存偏移 8 字节。

示例：

#include <stdio.h>//1.不同类型的指针+1时，偏移的字节数不同
void func1() {char* p = NULL;printf("%p\n", p);      //00000000printf("%p\n", p + 1); //00000001int* pp = NULL;printf("%p\n", pp);     //00000000printf("%p\n", pp + 1);    //00000004
}

（2）对不同类型的指针解引用时，取出的字节数不同。

示例：

#include <stdio.h>
#include <string.h>//2.对不同类型的指针解引用时，取出的字节数不同
void func2() {char buff[1024] = { 0 };int num = 1234;//memset(buff, 0, sizeof(buff));memcpy(buff, &num, sizeof(num));char* p = buff;//将char*指针强转为int*类型指针后，再解引用printf("%d\n", *(int *)p);   //1234
}//3.对不同类型的指针解引用时，取出的字节数不同
void func3() {char buff[1024] = { 0 };int num = 1234;//memset(buff, 0, sizeof(buff));memcpy(buff + 1, &num, sizeof(num));char* p = buff;//将char*指针强转为int*类型指针后，再解引用printf("%d\n", *(int*)(p + 1));    //1234
}

2 结构体成员的偏移量

头文件<stddef.h>定义了标准宏。
offsetof()宏可计算结构体成员的偏移量：offsetof(结构体类型名 , 结构体成员名)。
例：offsetof(struct Object, field);

示例：

#include <stdio.h>
#include <stddef.h>       //使用标准宏//结构体内存对齐（按数据类型长度最大的对齐-double 8字节对齐）
struct Object {char a;          //0 ~ 3int b;           //4 ~ 7char buff[64];   //8 ~ 71double c;       //72 ~ 79
};int main() {struct Object obj = { 'a', 1, "hello world", 3.14 };/*offsetof()宏可计算结构体成员的偏移量（需包含<stddef.h>头文件）offsetof(结构体类型名 , 结构体成员名)*/printf("%d\n", offsetof(struct Object, a));      //0printf("%d\n", offsetof(struct Object, b));        //4printf("%d\n", offsetof(struct Object, buff)); //8printf("%d\n", offsetof(struct Object, c));        //72/* 通过结构体成员的指针偏移，可访问各个结构体成员将指向结构体的指针强转为(char *)类型，每次指针偏移的步长为1*/struct Object* p = &obj;//char*类型的起始地址，加上结构体成员的偏移量，再强转为指定结构体成员对应的指针类型，解引用获取指定结构体成员的值printf("%c\n", *( (char*)p + offsetof(Object, a) ));           //a (ASCII码 97)printf("%d\n", *(int *)( (char*)p + offsetof(Object, b) ));       //1//打印输出字符串类型时，无需解引用，使用字符串的首地址即可（默认至'\0'结束）printf("%s\n", ( (char*)p + offsetof(Object, buff) ));         //hello worldprintf("%lf\n", *(double *)( (char*)p + offsetof(Object, c) )); //3.140000//通过结构体成员的偏移地址，解引用并修改对应结构体成员的值*(double *)((char*)p + offsetof(struct Object, c)) = 3.1415926;    //修改结构体成员c的值printf("%lf\n", *(double *)((char*)p + offsetof(Object, c)));    //3.141593return 0;
}

3 嵌套结构体成员的偏移量

#include <stdio.h>
#include <stddef.h>struct Inner {char a;int b;
};struct Outer {char c;int d;struct Inner inner;
};int main() {struct Outer outer = { 'a', 1, {'b', 2} };/* 获取Outer结构体中嵌套的Inner结构体成员b *///1.通过结构体变量访问printf("%d\n", outer.inner.b);  //2//2.通过2次指针偏移：//（1）先获取嵌套结构体成员inner相对outer的偏移int offset1 = offsetof(struct Outer, inner);//（2）再获取属性b相对结构体inner的偏移int offset2 = offsetof(struct Inner, b);printf("%d\n", *(int*)((char*)&outer + offset1 + offset2));     //2//3.通过1次指针偏移，获取指向嵌套结构体inner的指针，通过结构体指针访问成员printf("%d\n", ((struct Inner*)((char*)&outer + offset1))->b);  //2return 0;
}

4 结构体的内存对齐

4.1 内存对齐的原因与优点

内存未对齐的问题：CPU按块读取内存，当CPU访问数据时，若内存未对齐，则可能导致二次访问的情况，即前后两次访问的数据需拼接后才能获取指定数据。

内存对齐的优点：以空间换时间，浪费部分用于对齐的空间，通过一次访问即可获取指定数据。

4.2 结构体内存对齐的规则

（1）内置数据类型：数据存储在该类型大小的整数倍上。

（2）自定义数据类型：依照特定的对齐规则。
①从第1个属性开始，从 偏移量0位置 开始存储；
②从第2个属性开始，从 该数据类型大小 和 对齐模数 的较小值的整数倍开始存储。即min {该数据类型大小 , 对齐模数} 的整数倍。
③整体计算完毕后进行二次对齐，结构体的总大小必须是 该结构体中最大数据类型 和 对齐模数 的较小值的整数倍，不足需补齐。即min {该结构体中最大数据类型 , 对齐模数} 的整数倍。

注：使用#pragma pack(show)，生成代码后查看”杂注”即默认对齐模数。默认对齐模数为8。
例：pragma pack(show) 的值 == 8

示例1：按默认对齐模数（8）对齐

#include <stdio.h>
//#pragma pack(show)    //对齐模数默认为8  //生成后查看typedef struct {int a;       //0 ~ 3char b;      //4 → 4 ~ 7             //double对齐后，补为4 ~ 7double c; //8 ~ 15float d;    //16 ~ 19 → 16 ~ 23     //二次对齐，补为16 ~ 23
} StructA;int main() {printf("%d\n", sizeof(StructA));    //24return 0;
}

示例2：按指定对齐模数（1）对齐

#include <stdio.h>
#pragma pack(1) //对齐模数为1typedef struct {int a;      //0 ~ 3char b;      //4         //对齐模数为1，无需补齐double c;   //5 ~ 12float d;    //13 ~ 16   //二次对齐，对齐模数为1，无需补齐
} StructB;int main() {printf("%d\n", sizeof(StructB));    //17return 0;
}

4.3 结构体嵌套结构体时的对齐规则

①从第1个属性开始，从 偏移量0位置 开始存储；
②从第2个属性开始的非嵌套结构体属性，从 该数据类型大小 和 对齐模数 的较小值的整数倍开始存储。即min {该数据类型大小 , 对齐模数} 的整数倍。
③从第2个属性开始的嵌套结构体属性，从 该嵌套结构体中最大数据类型 和 对齐模数 的较小值的整数倍开始存储。即min {该嵌套结构体中最大数据类型 , 对齐模数} 的整数倍。
④整体计算完毕后进行二次对齐，结构体的总大小必须是 该结构体中最大数据类型 和 对齐模数 的较小值的整数倍，不足需补齐。即min {该结构体中最大数据类型 , 对齐模数} 的整数倍。

示例：结构体嵌套结构体时，按默认对齐模数（8）对齐

#include <stdio.h>
#include <stddef.h>//默认对齐模数为8
typedef struct {int a;      //0 ~ 3char b;      //4 → 4 ~ 7             //double对齐后，补为4 ~ 7double c; //8 ~ 15float d;    //16 ~ 19 → 16 ~ 23     //二次对齐，补为16 ~ 23
} Inner;        //对齐模数为8时，二次对齐后，Inner结构体的大小为24typedef struct {int x;       //0 ~ 3char y;      //4 → 4 ~ 7  //嵌套结构体inner对齐后，补为4 ~ 7Inner inner; //8 ~ 31     //按嵌套结构体inner的最大数据类型（8）和对齐模数 对齐float z;  //32 ~ 35 → 32 ~ 39    //二次对齐，补为32 ~ 39
} Outer;         //对齐模数为8时，二次对齐后，Outer结构体的大小为40int main() {printf("内层结构体大小：%d\n", sizeof(Inner));    //24printf("外层结构体大小：%d\n", sizeof(Outer)); //40printf("属性x的偏移：%d\n", offsetof(Outer , x));            //0printf("属性y的偏移：%d\n", offsetof(Outer , y));         //4printf("属性inner的偏移：%d\n", offsetof(Outer , inner)); //8printf("属性z的偏移：%d\n", offsetof(Outer , z));         //32return 0;
}

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