结构体的内存对齐规则

前言

结构体是一种自定义类型，其中包含了许多不同类型的变量，我们称这些值为成员变量，那么这种自定义类型的大小该怎么计算呢？这才是我们今天讨论的重点问题。

结构体内存对齐规则

要想计算结构体的大小，首先得了解结构体的内存对齐规则。

• 第一个成员在与结构体变量偏移位为0的地址处
• 其他成员变量要对齐到对齐数的整数倍的地址处

对齐数 = 编译器默认的对齐数（VS为8、Linux为4） 与 该成员大小的较小值

• 结构体的总大小为最大对齐数的整数倍
• 如果有嵌套结构体的情况，嵌套的结构体对齐到自己最大对齐数的整数倍，结构体的整体大小就是所有最大对齐数的整数倍。

下面我们看两个例子：

存在内存对齐的原因

计算结构体大小的时候，为什么会存在结构体的内存对齐规则呢？

• 平台原因： 不是所有硬件平台都能访问任意地址空间上的任意数据，某些硬件平台只能在某些地址处取某些特定类型的数据，否则抛出硬件异常。
• 性能原因： 数据结构应该尽可能地在自然边界上对齐。原因在于，为了访问未对齐的内存，处理器需要做两次内存访问，而对齐的内存访问只需要一次。

总的来说结构体内存对齐就是以空间换时间的做法

结构体的设计

我们通过两个例子来理解不同设计的区别：

设计一：
typedef struct test{
  char c1;
  int a;
  char c2;
}Test;                 

printf("%d\n", sizeof(Test));  运行结果：12

设计二：
typedef struct test{
  char c1;
  char c2;                      
  int a;
}Test;

printf("%d\n", sizeof(Test));  运行结果：8

我们既要满足对齐又要节省空间，所以让占用空间小的成员尽量集中在一起

结构体的传参

函数传参的时候，参数是需要压栈的，会有时间和空间上的系统开销。

如果传递一个结构体对象的时候，结构体过大，参数压栈的系统开销比较大，所以会导致性能的下降。

结构体传参的时候需要传结构体的地址

修改默认对齐数

结构体在对齐方式不合适的时候，我们通过一个宏可以更改默认对齐数。

#pragma pack（对齐数）： 设置默认对齐数
#pragma pack（ ）： 取消设置的默认对齐数，还原为系统默认对齐数。