结构体字节对齐规则

创建时间:2022/2/16 10:36
更新时间:2022/2/22 18:58
标签:bingo, C, 细节知识


结构体字节对齐规则 

先介绍三个概念:自身对齐值、指定对齐值、有效对齐值。
自身对齐值:数据类型本身的对齐值,例如char类型的自身对齐值是1,short类型是2;
指定对齐值:编译器或程序员指定的对齐值,32位单片机的指定对齐值默认是4;
有效对齐值:自身对齐值和指定对齐值中较小的那个。
对齐有两个规则:
1、不但结构体的成员有有效对齐值,结构体本身也有对齐值,这主要是考虑结构体的数组,对于结构体或者类,要将其补齐为其有效对齐值的整数倍。结构体的有效对齐值是其最大数据成员的自身对齐值;
2、存放成员的起始地址必须是该成员有效对齐值的整数倍。
举四个例子
 
假如结构体起始地址是0x0000,
成员a的自身对齐值1,指定对齐值4,所以有效对齐值是1,地址0x0000是1的整数倍,故a存放起始地址是0x0000,占一个字节;
成员b的自身对齐值1,指定对齐值4,所以有效对齐值是1,地址0x0001是1的整数倍,故b存放起始地址是0x0001,占一个字节;
成员c的自身对齐值1,指定对齐值4,所以有效对齐值是1,地址0x0002是1的整数倍,故c存放起始地址是0x0002,占一个字节;
成员d的自身对齐值1,指定对齐值4,所以有效对齐值是1,地址0x0003是1的整数倍,故d存放起始地址是0x0003,占一个字节;
此时结构体A的有效对齐值是其最大数据成员的自身对齐值,它的成员都是char类型,故结构体A的有效对齐值是1.
结构体A的存储结构如下,其中Y是根据规则1补齐的字节,x是规则2补齐的字节。

0x0000
0x00001
0x0002
0x0003
a
b
c
d


根据以上规则可以知道其他结构体的存储结构:
结构体B占6个字节

0x0000
0x00001
0x0002
0x0003
0x0004
0x0005
a
x
b
b
c
d
结构体C占12个字节
成员a的自身对齐值1,指定对齐值4,所以有效对齐值是1,地址0x0000是1的整数倍,故a存放起始地址是0x0000,占一个字节;
成员b的自身对齐值4,指定对齐值4,所以有效对齐值是4,地址0x0004是4的整数倍,故b存放起始地址是0x0004,占四个字节;
成员c的自身对齐值1,指定对齐值4,所以有效对齐值是1,地址0x0008是1的整数倍,故c存放起始地址是0x0008,占一个字节;
成员d的自身对齐值1,指定对齐值4,所以有效对齐值是1,地址0x0009是1的整数倍,故d存放起始地址是0x0009,占一个字节;
结构体C的成员占据10个字节,而结构体C的有效对齐值是其成员b的自身对齐值4,10不是4的倍数,故还需补齐两个字节,此时结构体C占据12个字节,是4的倍数
如下:

0x0000
0x00001
0x0002
0x0003
0x0004
0x0005
0x0006
0x0007
0x0008
0x0009
0x000A
0x000B
a
x
x
x
b
b
b
b
c
d
Y
Y
结构体D占16个字节

0x0000
0x00001
0x0002
0x0003
0x0004
0x0005
0x0006
0x0007
0x0008
0x0009
0x000A
0x000B
0x000C
0x000D
0x000E
0x000F
a
x
x
x
b
b
b
b
b
b
b
b
c
d
Y
Y

代码验证如下:

Measure
Measure