C++ 结构体字节对齐规则

C++ 结构体对齐详解 在C++中,结构体(struct)的对齐是指编译器为确保结构体成员在内存中的地址满足特定的对齐要求而进行的调整。对齐有助于提高访问速度,但同时也可能导致内存空间的浪费。默认对齐:通常情况下,最好使用编译器的默认对齐方式,以获得最佳性能。手动对齐:只有在明确知道需要节省内存,并且能接受性能损失的情况下才使用手动对齐。理解和控制结构体的对齐对于编写高效、可靠的C++程序非常重要。希望这篇详解能够帮助你更好地掌握结构体对齐的概念和应用。 阅读详情

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:数据类型自己的对齐值,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

一、不但结构体的成员有有效对齐值,结构体自己也有对齐值,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;

二、存放成员的起始地址必须是该成员有效对齐值的整数倍。

typedef struct A {
		char a;
		char b;
		char c;
		char d;
	} structA; 
	typedef struct B {
		char a;
		short b; 
		char c;
		char d;
	} structB; 
	typedef struct C{
		char a;
		int b; 
		char c;
		char d;
	} structC; 
	typedef struct D {
	char a;
	double b; 
	char c;
	char d;
	} structD;

在32位下:

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,因此有效对齐值是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,因此有效对齐值是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,因此有效对齐值是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,因此有效对齐值是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的存储结构以下,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

根据以上规则能够知道其余结构体的存储结构:

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,因此有效对齐值是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,因此有效对齐值是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,因此有效对齐值是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,因此有效对齐值是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

以下:

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

代码验证以下:

 

C语言基础 - 结构体类型字节对齐总结 一、什么是字节对齐 在计算机中,内存空间是按照字节(1B = 8 bit)划分的,每一个字节都有一个编号,这就是字节的地址。理论上可以从任意起始地址访问任意数据类型的变量,但在实际使用中,访问特定数据类型变量时需要在特定的内存起始地址进行访问,这就需要各种数据类型按照一定的规则在空间上进行排列,而不是顺序地一个接一个地存放,这就是字节对齐。 如果一个变量的内存起始地址正好是其数据类型长度的整数倍,就被称作自然对齐。比如,在32系统下,假设一个int型变量的起始地址为0x00000004,那它就是自然对齐 阅读详情

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