C语言之深入理解内存对齐

最新推荐文章于 2025-07-09 15:50:49 发布

小谢%同学

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分类专栏： C学习文章标签： c++

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本文解释了内存对齐的概念及其重要性，包括提高程序性能和确保跨平台移植性。通过实例展示了不同编译器设置下结构体内存占用的变化，并介绍了如何通过预处理指令调整对齐方式。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

什么是内存对齐？

为了提高程序的性能，数据结构应该尽可能地在自然边界上对齐。

1、便于移植：不是所有的硬件平台都能访问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、提高处理器访问速度：对于未对齐的内存，处理器可能需要访问两次内存才能将数据完全读出，而对于对齐的内存，处理器只需要一次即可。

下面先举几个例子看一下

struct st_girl
{
        double d;    //8
        char c;    //1
        int i;    //4
};

运行结果：sizeof(struct st_girl) is 16

struct st_girl
{
        char d;
        char c;
        int i;
};

运行结果：sizeof(struct st_girl) is 8

struct st_girl
{
        char d;
        int c;
        char i;
};

运行结果：sizeof(struct st_girl) is 12

为什么会出现这种现象呢？特别是第二个例子，明明结构体的成员一样，只是顺序不同，但是所占内存却不一样，这就是内存对齐导致的。

这里我们使用的是VS2019 64位，默认对齐数是8，

例1

所以该结构体的大小为24字节

例2

所以该结构体的大小为16字节

要修改编译器的默认对齐数，我们需要借助于以下预处理命令：

#pragma pack()

如果在该预处理命令的括号内填上数字，那么默认对齐数将会被改为对应数字；如果只使用该预处理命令，不在括号内填写数字，那么会恢复为编译器默认的对齐数。

知识卡片：Linux的gcc没有默认内存对齐数

struct st_girl
{
        char d;    //1
        long double c;    //16
        char i;    //1
};
结构体大小：48字节

#pragma pack(8)
struct st_girl
{
        char d;    //1
        long double c;    //16
        char i;    //1
};
结构体大小：32字节

于是，当结构体的对齐方式不合适的时候，我们可以自己更改默认对齐数