结构体嵌套中的内存对齐问题

本文探讨了结构体中成员变量的不同排列顺序如何影响结构体的大小,特别是当包含不同类型的变量时,如char, int 和 double。文章通过具体例子说明了内存对齐规则,并解释了如何通过调整成员变量的顺序来优化结构体的空间使用。

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来源:http://blog.youkuaiyun.com/grantxx/article/details/7577730


例八: 

 struct X { 

 char a; 

 int b; 

 double c; 

 }; 

 struct Y { 

 char a; 

 X b; 

 }; 


 经测试,可知sizeof(X)为16,sizeof(Y)为24。即计算Y的存储长度时,在存放第二个元素b时的初始位置是在double型的长度8的整数倍处,而非16的整数倍处,即系统为b所分配的存储空间是第8~23个字节。 

 如果将Y的两个元素char型的a和X型的b调换定义顺序,则系统为b分配的存储位置是第0~15个字节,为a分配的是第16个字节,加起来一共17个字节,不是最长基本类型double所占宽度8的整数倍,因此要补齐到8的整数倍,即24。测试后可得sizeof(Y)的值为24。 

 由于结构体所占空间与其内部元素的类型有关,而且与不同类型元素的排列有关,因此在定义结构体时,在元素类型及数量确定之后,我们还应该注意一下其内部元素的定义顺序。

结构体嵌套中,字节对齐是一个需要注意的问题。字节对齐是为了提高内存访问的效率和处理器的性能。当结构体中包含多个成员时,编译器会根据特定的对齐规则在成员之间插入额外的字节,以确保结构体成员按照特定的字节对齐方式进行存储。 在结构体嵌套中,需要特别注意的是: 1. 结构体成员的字节对齐方式:结构体成员的字节对齐方式可能会影响嵌套结构体对齐。一般来说,结构体成员的对齐方式与其类型有关,比如 `int` 类型一般按照 4 字节对齐,而 `double` 类型一般按照 8 字节对齐结构体成员的对齐方式可能会导致整个结构体的字节对齐方式发生变化。 2. 结构体嵌套的字节对齐方式:当一个结构体嵌套在另一个结构体中时,编译器会尽量保持嵌套结构体对齐方式与其在外部结构体中的位置一致。但是,如果外部结构体的字节对齐方式要求更严格,编译器可能会在嵌套结构体之间插入额外的填充字节。 为了避免字节对齐带来的问题,我们可以使用编译器提供的对齐指令或者特性来控制结构体对齐方式,以确保结构体的成员按照预期进行布局。 在 C 语言中,可以使用 `#pragma pack` 指令来设置字节对齐方式。例如,`#pragma pack(1)` 将设置字节对齐为 1 字节,可以避免额外的填充字节。但是需要注意,使用 `#pragma pack` 指令可能会影响性能和存储效率,因此需要谨慎使用。 另外,在一些编译器中,也提供了特定的特性或者选项来控制结构体对齐方式,可以根据具体的编译器和平台文档进行查阅和使用。 综上所述,在结构体嵌套中,我们需要注意结构体成员的字节对齐方式,并且可以使用编译器提供的对齐指令或者特性来控制结构体对齐方式,以避免字节对齐带来的问题
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