01.字节对齐现象
#include<stdio.h>
struct st1{
char a;
short b;
int c;
};
struct st2{
char a;
int c;
short b;
};
int main(){
printf("sizeof st1 = %u\n", sizeof(struct st1));
printf("sizeof st2 = %u\n", sizeof(struct st2));
return 0;
}
输出：
sizeof st1 = 8
sizeof st2 = 12
st1和st2的成员变量均为一个char变量、一个int变量、一个short变量，区别在于二者的成员变量顺序不同。
但是st1和st2两结构体所占内存大小却不一致，这一奇怪的现象底层就是因为C语言结构体发生了字节对齐。
02.为什么要字节对齐——以空间换时间
内存的最小单元是一个字节，理论上当cpu从内存中读取数据时，应该是逐字节读取。但是实际上cpu将内存当成了多个块，这个块的大小可能是2、4、8、16等。字节对齐是操作系统为了提高内存访问效率的策略。如果没有对齐，就会有可能出现为了访问一个变量却进行了多次内存访问的情形。
2.1 字节对齐原理
1）变量地址规则
#include<stdio.h>
int main(){
char c1, c2, c3;
short s1, s2, s3;
int i1, i2, i3;
double d1, d2, d3;
printf("char:\t%lld %lld %lld\n", &c1, &c2, &c3);
printf("short:\t%lld %lld %lld\n", &s1, &s2, &s3);
printf("int:\t%lld %lld %lld\n", &i1, &i2, &i3);
printf("double:\t%lld %lld %lld\n", &d1, &d2, &d3);
return 0;
}
输出：
char: 1703724 1703720 1703716
short: 1703712 1703708 1703704
int: 1703700 1703696 1703692
double: 1703684 1703676 1703668
发现现象：
同一类型下，其每个变量的地址一定可以被该类型所占内存大小(字节为单位)整除。如（64位操作系统下）：
- char中的1703724 、1703720 、1703716均能被1整除（char占1个字节）；
- short中的1703712 、1703708 、1703704均能被2整除（short占2个字节）；
- int中的1703700 、1703696 、1703692均能被4整除（int占4个字节）；
- double中的1703684 、1703676 、1703668均能被8整除（double占8个字节）。
2）结构体字节对齐
-
结构体中每个成员变量，其变量地址须满足该地址能够被该类型所占内存大小(字节为单位)整除（即地址是该类型长度的整数倍），如不满足，则填充字节直至当前地址满足此条件。
-
结构体的总大小须为其最大成员大小的整数倍，如不满足，最后填充字节以满足。
理解请参考：
03.结构体嵌套结构体进行字节对齐
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
struct sa{
int a; //0-3
char b; //4
double c; //8-15
};
struct sb{
char a; //0
struct sa b; //8-23
double c; // 24-31
};
int main(){
printf("sizeof(struct sa):%u\n", sizeof(struct sa));
printf("sizeof(struct sb):%u\n", sizeof(struct sb));
return 0;
}
输出：
sizeof(struct sa):16
sizeof(struct sb):32
注意：
struct sb中的字段b，是以其内部的最大变量类型位基准（即double），而不是以sturct sa结构体的大小位基准。