结构体内存对齐详解

📖1. 为什么要内存对齐

大部分资料是这样说的：

1. 平台原因

   不是所有的硬件平台都能访问到任意地址上的任意数据的；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

2. 性能原因

   数据结构（尤其是栈）应该尽可能在自然边界上对齐，原因在于：为了访问未对齐的内存，处理器需要做两次访问，而对齐的内存仅需要一次访问.

   有如下结构体：

   struct S
   {
       char c;
       int i;
   };
   

总体来说：结构体的内存对齐是拿空间来换取时间的做法

📖2. 如何计算结构体的大小

首先得掌握结构体的对齐规则：

1. 第一个成员在与结构体变量偏移量为0的地址处

2. 其他成员变量要对齐到某个数字（对齐数）的整数倍的地址处

   对齐数 = 编译器默认的一个对齐数与该成员大小的较小值

   • VS下默认对齐数为8

3. 结构体总大小为最大对齐数（每个成员变量都有一个对齐数）的整数倍

4. 如果嵌套了结构体的情况，嵌套的结构体对齐到自己的最大对齐数的整数倍处，结构体的整体大小就是所有最大对齐数（含嵌套结构体的对齐数）的整数倍.

下面举几个例子计算：

struct S1
{
    char c1;
    int i;
    char c2;
};

最终S1结构体的总大小为12字节

struct S2
{
    char c1;
    char c2;
    int i;
};

所以S2最终大小为8字节

struct S3
{
    double d;
    char c;
    int i;
};

所以S3最终大小为16字节

struct S4
{
    char c1;
    struct S3 s3;
    double d;
};

所以最终s4大小为32字节

在设计结构体的时候，我们既要满足内存对齐，又要节省空间做法：让占用空间小的成员尽量集中在一起.

📖3. 修改默认对齐数

#include<stdio.h>
#pragma pack(8)  //设置默认对齐数为8
struct S1
{
    char c1;
    int i;
    char c2;
};
#pragma pack()  //取消设置的默认对齐数，还原为默认

📖4. offset宏的实现

#define OFFSETOF(s_name, m_name) (int)&(((s_name*)0)->m_name)

struct S
{
	double d;
	char c;
	int i;
};

int main()
{
	printf("%d\n", OFFSETOF(S, c));

	return 0;
}