結構體內存對齊

結構是乙個或多個變數的集合，這些變數可能為不同的型別，為了處理的方便而將這些變數組織在乙個名字之下；

下面先來看乙個定義結構體的例子：

#include

structtesttype;

intmain()

在該結構體中定義了乙個char型別的變數first，乙個int型別的變數second和乙個double型別的變數third；在vs2013下進行編譯執行得到如下結果

按照我的理解char變數佔乙個位元組，那麼int的位址就是mytest+1。但從執行結果來看，int的位址卻是成了mytest+4。此時我就想到「記憶體對齊"，記憶體對齊指的是：

那麼為什麼上面程式的執行結果會是這個樣子？先簡單介紹一下記憶體對齊的原因：

平台原因：不是所有的硬體平台都能訪問任意位址上的任意的資料，某些平台只能在某些地方讀取某些資料，否則會丟擲硬體異常。

效能原因：資料結構（尤其是棧）應該盡可能的在自然邊界上對齊。原因在於，為了訪問未對齊的記憶體，處理器需要做兩次記憶體訪問；而對齊的記憶體訪問只需要一次（經過記憶體對齊後，cpu訪問記憶體的速度會大大提高）。

對原因2進行解釋：

cpu把記憶體看成是一塊一塊的，以2（short），4（int），8（double）為單位進行讀取的。簡單舉乙個例子：

假設cpu要讀取乙個4位元組大小的資料到暫存器中，分兩種情況討論：

資料從0位元組開始；

資料從1位元組開始；

兩種情況如圖所示：

當cpu從0位元組開始讀取的時候，只需要讀取一次即可把4位元組的內容讀取到暫存器中；當cpu從1位元組開始讀取的時候，顯然問題開始變得複雜，因為此時資料不再記憶體讀取邊界上，這是一類記憶體未對齊的資料。

此時記憶體先訪問一次記憶體，讀取0-3位元組資料到暫存器，並且再次讀取4-7位元組資料到暫存器中，接著把0位元組和6,7,8位元組的內容刪掉，然後合併1,2,3,4，位元組的內容3暫存器，顯然相比第一種情況而言，cpu進行了很多額外的操作，大大降低了cpu的效能。

結構體對齊規則

第乙個成員在結構體變數偏移量為

0的位址處；

其他成員變數要對齊到某個數字（對齊數）的整數倍的位址處；

對齊數=

編譯器預設的乙個對齊數與該成員的較小值；

中預設的值為8；

linux

中的預設值為4；

．結構體總大小為最大對齊數（每個變數除了第乙個成員都有乙個對齊數，不包含預設對齊數的整數倍；

如果巢狀了結構體的情況，巢狀的結構體對齊到自己的最大對齊數的整數倍處，結構體的整體大小就是所有最大對齊數（含巢狀結構體的對齊數）的整數倍。

下面開始分析本文開頭時的**：

在結構體testtype中最大資料成員的長度是8位元組，以8位元組為對齊係數，first佔1位元組，後面會有7位元組的空間，編譯器會填充3位元組，second佔4位元組，所以second會填充到first後面，third佔8位元組，因此mytest的大小是4+4+8=16位元組。

分析上面結構體資料成員的位址，根據位址我們顯然可以得出此結果完全符合上面的分析。

調整文章開頭結構體裡面的變數順序；

structtesttype

；

並將該程式在vs2013下執行，輸出結果：

mytest位址是：bcfac8

char變數位址是：bcfac8

double變數位址是：bcfad0

int變數位址是：24

分析上面**：

在結構體testtype中最大資料成員的長度是8位元組，以8位元組為對齊係數，first佔1位元組，後面會有7位元組的空間，double佔8位元組，編譯器會填充char後面的7位元組空間，int佔4位元組，編譯器會將其填充到8位元組，所以mytest的大小是3*8=24位元組。

分析上面結構體資料成員的位址，根據位址我們顯然可以得出此結果完全符合上面的分析。