结构体内存对齐

结构体内存对齐

 

//结构体大小，存在内存对齐问题

 

例如：

①：我们先定义一个结构体A，并将其初始地址设为100

 

我们普通认为，其内存申请应该这样申请，a先申请1个字节大小空间，b再申请4个字节大小空间，结构体A 共5个字节。

如图：

 

而实际情况却非如此:

     

那我们来看看结构体真正的内存申请情况：

 

因为计算机读取数据时，一般标准化4个4个字节读取，所以为了节约时间，我们浪费3个字符大小的内存地址，以空间换取时间。

所以我们可以找出规律计算结构体的大小，以①为例：

 

②:

 

结构体大小：和①规则相同，②的结构体大小=（1+1）+2+4=8个字节

结构体内存申请情况：

 

③：

 

结构体大小：和①②规则相同，③的结构体大小=（1+1）+2+（1+3）+4 = 12个字节

 

结构体内存申请情况：

 

④：

 

结构体大小：本身按照以上规则，③的结构体大小应该=（1+3）+4+2 = 10个字节

但是运行后，结果不匹配，正确答案为12个字节

 

现在我们来看看看结构体真正的内存申请情况：

 

 

这是按照以上规则，画出来的内存图，看似没错，可结果却不是12个字节。

 

现在我们来考虑一下假设结构体数组的存在：

 

struct  E  arr[2];

这时arr[1]的地址可能会出现这种情况：

 

 

这时候计算机以标准4个4个读取时，会在第三个绿色框框处出现问题，读取失败，不是我们需要的值。

所以我们为了避免这个情况，我们会给arr[1]结尾出补上两个字符，就不会出现读取错误了。

 

结构体内存申请情况，如图：

 

这时我们回头看④：我们会发现结构体大小 =（1+3）+4+2+2 = 12个字节

 

我们可以找出规律计算结构体的大小时避免出现以上问题：

就是在计算出结构体大小时，用所得值对结构体内最大的成员大小取余，看是否==0；

如果！=0，我们给补上一个合适大小的内存，让取余==0 。

 

不过在实际工作操作时，一般会直接在结构体上补上一个空白成员并注释。

如：

 

最后我们总结一下结构体内存对齐的规则：

①：每一行和前面行总和比，不能被整除，则补上。

②：算出总共大小后和单个最大比，不能被整除，则补上。

 

我们结束前用两个结构体来验证我们的对齐规则。

①：

 

用对齐规则来计算：①：4+8=12 ；②：单个最大为int a或者int c都为4个字节，12%4==0。

结果正确

将上图展开，可得：

 

②：

 

用对齐规则来计算：①：8+4=12 ；②：单个最大为double a为8个字节，

12%8!=0,所以补上4个字节，（12+4）%8==0

结果为16，正确。