结构体对齐（图解）与位域

一、结构体对齐

 在计算结构体大时往往需要考虑到结构体对齐，简单的总结下我的一些经验。
 结构体对齐时，先找出本结构中最大类型的长度，先考虑自身对齐，最后考虑整个结构对齐（把最大类型长度看做模数来对齐，32位下模数最大为4），下面用图解法进行分析：

例：(64位系统，模数最大为8，所以结构体最大对齐值为8 ; 32位系统最大模数为4，结构体对齐值最大为4)

#include <stdio.h>
struct A
{
    char a;    //1
    int c;     //4
    double b;  //8
};

struct B
{
    char a;     //1
    double b;   //8
    int c;      //4
};


void main()
{
    struct A x;
    struct B y;
    printf("%d,%d\n",sizeof(x),sizeof(y));
}

64位输出结果：16 , 24
32位输出结果：16，16

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对于64位系统：

解析：

首先，64位系统，最大类型为double长度为8，所以确定结构体对齐值为8。

1、对于结构体A：
  首先，放char a ，字节长度为1，然后放int b（长度为4），1+4 = 5 < 8 ，下一个要存放的是 double类型，所以不够了，另外存放一块为8的空间所以总大小为

5 +1 +3（填充部分)+8 = 16 。

2、对于结构体B：
  首先放char型 ，占 1 个位置；下一个要放的double占8个字节，不够放了，，所以填充7个字节。double找下一块空间放，刚好占满8。再存放int (4字节)，最后占了20字节空间，然后需要与结构体对齐（模数为8），所以最后结果为24。

1（char） +7（填充部分）+8 (double)+4+4(模数对齐后填充部分) = 24

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对于32系统

解析：

结构体A和B大小都为 16 。
每个数据对 模数4对齐，不够的话用两块单位为4的块来存，小于4 ，对4对齐，最后结构体总大小对4 对齐。
对于结构体A：

1（char）+3 (填充部分) + 4 (int) +8(double) = 16

对于结构体B

1 （char）+3（填充部分）+8（double） + 4 (int) = 16 (已对齐)

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二、位域：

  位域是指信息在存储时，并不需要占用一个完整的字节， 而只需占几个或一个二进制位。例如在存放一个开关量时，只有0和1 两种状态， 用一位二进位即可。为了节省存储空间，并使处理简便，C语言又提供了一种数据结构，称为“位域”或“位段”。

记住：位域不能跨字节

例题1：int :0表示相面出现的类型不能够再往里面填充。

struct area
{
      int a:3;   
      int:0;     //告诉下面，20不能够放到a的那块存储区域去了
      int c:20;
};

所以该结构体大小为 4 + 4 = 8；如果没有 int : 0那一句，则大小为4.

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例2： int : x 表示占用几个为，占用部分不可用，但是接下来的位可继续往上面填充。

struct area
{
      int a:3;   
      int:4;     //告诉下面，如果我们总大小没超过32，你可以继续填充a的区域
      int c:20;
};

所以该结构体大小为 4 。

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例题3 位域不能跨字节，**位域需要跟结构体最长类型对齐，前面的类型应自动对齐，然后再进行填充。

struct area
{
      char a:6;   //向int对齐，扩展为32位
      char b:3;
      int c:20;
};

结构体大小 ：8

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struct area  //64位，向double对齐
 {
      char a:6;
      long b:63;
      char c:3;
 };

结构体大小为：24

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注意：short为2，作为模数，用于对齐位域是对最长的数据对齐，

struct area   //对short对齐，扩展为16位
{
    char a:2;
    short b:10;
    char c:3;
 };

结果为：2
如果把 3 改为7，结果就变为 4 了，因为最后c也需要对short对齐。