C&C++ 结构体在内存中的对齐规则

本文根据众多互联网博客内容整理后形成,引用内容的版权归原始作者所有,仅限于学习研究使用,不得用于任何商业用途。

原则一:结构体中元素是按照定义顺序一个一个放到内存中去的,但并不是紧密排列的。从结构体存储的首地址开始,每一个元素放置到内存中时,它都会认为内存是以它自己的大小来划分的,因此元素放置的位置一定会在自己宽度的整数倍上开始(以结构体变量首地址为0计算)。

例一, 首先系统会将字符型变量a存入第0个字节(相对地址,指内存开辟的首地址);然后在存放整形变量b时,会以4个字节为单位进行存储,由于第一个四字节模块已有数据,因此它会存入第二个四字节模块,也就是存入到4~8字节;同理,存放双精度实型变量c时,由于其宽度为8,其存放时会以8个字节为单位存储,也就是会找到第一个空的且是8的整数倍的位置开始存储,此例中,此例中,由于头一个8字节模块已被占用,所以将c存入第二个8字节模块。整体存储示意图如图1所示。


image.png

考虑另外一个实例, 例二。

struct X
{
  char a;
  double b;
  int c;
} S2;

在例二中仅仅是将double型的变量和int型的变量互换了位置。测试程序不变,测试结果却截然不同,sizeof(S2)=24,不同于我们按照原则一计算出的8+8+4=20,这就引出了我们的第二原则。

原则二:在经过第一原则分析后,检查计算出的存储单元是否为所有元素中最宽的元素的长度的整数倍,是,则结束;若不是,则补齐为它的整数倍。

例二中,我们分析完后的存储长度为20字节,不是最宽元素长度8的整数倍,因此将它补齐到8的整数倍,也就是24。这样就没问题了。其存储示意图如图2所示。


image.png

掌握了这两个原则,就能够分析所有数据存储对齐问题了。再来看几个例子,应用以上两个原则来判断。
例三:

struct X
{ 
  double a;
  char b;
  int c;     
} S3;

首先根据原则一来分析。按照定义的顺序,先存储double型的a,存储在第0~7个字节;其次是char型的b,存储在第8个字节;接下来是int型的c,顺序检查后发现前面三个四字节模块都被占用,因此存储在第4个四字节模块,也就是第12~15字节。按照第一原则分析得到16个字节,16正好是最宽元素a的宽度8的整数倍,因此结构体变量S3所占存储空间就是16个字节。存储结构如图3所示。


image.png

例四:

struct X
{ 
  double a;
  char b;
  int c;
  char d;   
} S4;

仍然首先按照第一原则分析,得到的字节数为8+4+4+1=17;再按照第二原则补齐,则结构体变量S4所占存储空间为24。存储结构如图4所示:


image.png

例五:

struct X
{ 
 double a;
 char b;
 int c;
 char d;
 int e; 
} S5;

同样结合原则一和原则二分析,可知在S4的基础上在结构体内部变量定义最后加入一个int型变量后,结构体所占空间并未增加,仍为24。存储结构示意图如图5所示。


image.png

例六:
如果将例五中加入的变量e放到第一个定义的位置,则情况就不同了。结构体所占存储空间会变为32。其存储结构示意图如图6所示。

struct X
{ 
  int e;
  double a;
  char b;
  int c;
  char d;
} S6;
image.png

补充:前面所介绍的都是元素为基本数据类型的结构体,那么含有指针、数组或是其它结构体变量或联合体变量时该如何呢?

  1. 包含指针类型的情况。只要记住指针本身所占的存储空间是4(8)个字节就行了,而不必看它是指向什么类型的指针。
  2. 结构体作为成员。 如果一个结构里有某些结构体成员,则结构体成员要从其内部最大元素大小的整数倍地址开始存储.(struct a里存有struct b,b里有char,int ,double等元素,那b应该从8的整数倍开始存储.)

参考文档
结构体在内存中的对齐规则

结构体在内存中的对齐规则
版权声明:本文为CSDN博主「QuitePig」的原创文章,遵循CC 4.0 BY-SA 版权协议,转载请附上原文出处链接及本声明。
原文链接:https://blog.csdn.net/QuitePig/article/details/7908786

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
平台声明:文章内容(如有图片或视频亦包括在内)由作者上传并发布,文章内容仅代表作者本人观点,简书系信息发布平台,仅提供信息存储服务。
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 229,237评论 6 537
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 98,957评论 3 423
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 177,248评论 0 382
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 63,356评论 1 316
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 72,081评论 6 410
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 55,485评论 1 324
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 43,534评论 3 444
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 42,720评论 0 289
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 49,263评论 1 335
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 41,025评论 3 356
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 43,204评论 1 371
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 38,787评论 5 362
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 44,461评论 3 347
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 34,874评论 0 28
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 36,105评论 1 289
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 51,945评论 3 395
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 48,205评论 2 375

推荐阅读更多精彩内容