为什么要进行结构体内存对齐

结构体内存对齐

什么是结构体内存对齐

结构体不像数组，结构体中可以存放不同类型的数据，它的大小也不是简单的各个数据成员大小之和，限于读取内存的要求，而是每个成员在内存中的存储都要按照一定偏移量来存储，根据类型的不同，每个成员都要按照一定的对齐数进行对齐存储，最后整个结构体的大小也要按照一定的对齐数进行对齐。

对齐规则：

1. 第一个成员在与结构体变量偏移量为0的地址
2. 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。
3. 对齐数=编译器默认的一个对齐数 与 该成员大小的较小值。
4. linux 中默认为4
5. vs 中的默认值为8
6. 结构体总大小为最大对齐数的整数倍（每个成员变量除了第一个成员都有一个对齐数）

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，结构体的整体大小就是所有最大对齐数的整数倍（含嵌套结构体的对齐数）
特点
每个成员的偏移量%自己的对齐数=0；
结构体整体大小%所有成员最大对齐数=0；
结构体的对齐数是自己内部成员的对齐数中的最大对齐数

举例说明

//平台VS2013下（默认对齐数为8）
//练习一
    struct S1
    {
        char c1;
        int i;
        short s2;
    };
    printf("%d\n", sizeof(struct S1));//12
//练习二
    struct S2
    {
        char c1;
        short s2;
        int i;
    };
    printf("%d\n", sizeof(struct S2));//8

案例一分析

char 类型占1个字节，编译器默认对齐数为8，则该变量对齐数为1，实际偏移量为0
int 类型占4个字节，编译器默认对其数为8，则该变量对其数位4，偏移量应该为4的倍数，实际偏移量为4
short类型占2个字节，编译器默认对齐数为8，则该变量对其数2，偏移量应该为2的倍数，实际偏移量为8
结构体整体的对齐数为所有成员的对齐数中最大的一个，对齐数为4
结构体整体大小，按照上面数据占据空间大小，计算得结构体大小10字节。
按照对其规则，应该对齐到4的倍数，实际大小为12字节

案例二分析

char 类型占1个字节，编译器默认对齐数为8，则该变量对齐数为1，实际偏移量为0
short类型占2个字节，编译器默认对齐数为8，则该变量对其数2，偏移量应该为2的倍数，实际偏移量为2
int 类型占4个字节，编译器默认对其数为8，则该变量对其数位4，偏移量应该为4的倍数，实际偏移量为4
结构体整体的对齐数为所有成员的对齐数中最大的一个，对齐数为4
结构体整体大小，按照上面数据占据空间大小，计算得结构体大小8字节。
按照对其规则，应该对齐到4的倍数，实际大小为8字节

图形分析

为什么存在内存对其

平台移植型好

不是所有的硬件平台都能访问任意地址上的数据；某些硬件平台只能只在某些地址访问某些特定类型的数据，否则抛出硬件异常，及遇到未对齐的边界直接就不进行读取数据了。

cpu处理效率高

从上图可以看出，对应两种存储方式，若CPU的读取粒度为4字节，

1. 那么对于一个int 类型，若是按照内存对齐来存储，处理器只需要访存一次就可以读取完4个字节
2. 若没有按照内存对其来读取，如上图所示，就需要访问内存两次才能读取出一个完整的int 类型变量
3. 具体过程为，第一次拿出 4个字节，丢弃掉第一个字节，第二次拿出4个字节，丢弃最后的三个字节，然后拼凑出一个完整的 int 类型的数据。

其实结构体内存对齐是拿空间换取时间的做法。提高效率