C语言-结构体对齐

详细说明参考博客

(1条消息) C语言结构体对齐，超详细，超易懂_haozigegie的博客-优快云博客

(1条消息) #pragma pack详解_OuJiang2021的博客-优快云博客_#pragma pack

以下个人理解总结

出现结构体对齐考虑的根本原因就是：【数据存取执行效率】和【存储空间】的博弈。

1、结构体对齐编译修饰

#pragma pack()    恢复默认对齐方式

#pragma pack(n )   n -1,2,4,8 对齐方式选择 ，n=1表示地址连续分配，无对齐

#pragma pack(show) 显示当前字节对齐方式的字节数，以warning显示。keil-STM32环境pack默认是8.

• n = 8 表示 1、2、4、8字节的数据都能够一次性快速读写。一般默认是8字节对齐。  
• n = 4 表示 1、2、4字节数据都能一次性读写。8字节数据可能需要分成两次才能完成一次读写。
• n = 2 表示 1、2 字节的变量可以一次性读写，4字节变量可能会被分成两次才能读写。8字节可能会更多次。
• n = 1 为最紧密的存储方式。没有浪费多余的空闲地址。一般在数据打包解析数据流时用到。

#pragma pack(1)
typedef struct
{
	uint8_t a;
	uint16_t b;
	uint32_t c;
}type1;
typedef struct
{
	uint32_t c;
	uint16_t b;
	uint8_t a;
}type2;
 type1 t1;
int  test()
{
	t1.a =0xFF;
	t1.b = 0xFFFF;
	t1.c = 0xFFFFFFFF;
	type2 t2;
	int size = sizeof(t1);
	int size2 = sizeof(t2);
	return size ;
}

 此处存放未对齐32位数据用了 

        STR      r2,[r3,#0x03] 

那就是一条就赋值过去了，CotexM3有这个能力额，和开始想的两次写入有点出入。其他平台可就没这么厉害了，比如51单片机就不可以。

2、结构体大小

上文提到结构体对齐是为了快速访问存储器。

虽然在STM32上测试不对奇也有汇编指令STR快速操作存储器。这里有硬件支持不做特殊说明。但是不影响咱们去理解和接受其原理。

 说明：默认状态下，pack = 8

规则1、整个结构体的大小等于其成员单个最大变量大小的整数倍数。比如结构体中变量最大2字节，那么最终结构体大小也是2的倍数。如果最大变量时4，则结构体大小就是4的倍数，以此类推。该特性用于占位结构体末尾未对齐的空间

规则2、结构体成员变量每个变量都会找到自己的位置，它自身大小时固定的，唯独它自省和前面变量空留的空间时不定的。主要满足自身大小和地址成整数倍关系就能被快速读写。uint8_类型那所有地址都是整数倍，uin16_t 那就是2的倍数地址。uint32_t  就是4的倍数地址。以此类推。

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举例

typedef struct
{
	uint8_t a;
	uint16_t b;
	uint32_t c;
}type1;

typedef struct
{
	uint32_t a;
	uint16_t b;
	uint8_t  c;
}type2; 

根据规则1，type1和type2中最大的变量时4字节，所以type1,type2大小就是4的倍数，并且分配时4字节对齐。

type1.a起始地址就是4字节对齐的。 假设为type1.a地址为0x00。正常下一个地址是0x01.但是type1.b是2字节宽的数据。所以不能放在0x01地址，空一格位置。type1.b地址定位0x02.占用2字节。当前地址为0x04，刚好是4的倍数，可以做为type1.c的首地址。

type2中的a,b,c变量按照规则2都在连续的空间上，但是按照规则1，type2大小必须是4的倍数，所以type2.c之后预留了一个空的位置。