关于字节对齐

  每个变量在内存中被分配空间的时候,都要按照字节对齐进行存放。C语言中,只要关注char、int、float、double和指针的字节对齐问题,因为其他的类型都是由这5种类型构造而成。

三个概念:

一、默认字节对齐方式

  默认字节对齐长度,和类型本身长度一致,char=1byte,short=2byte,int=4byte,long=4byte,float=4byte、double=8byte,指针=4byte。
注释:
  1. 上面数据假定为32bit机器。
  2. 所有指针变量,在内存中所占用空间都是一个整形长度。
  3. 结构体的默认对齐方式与其成员中最大一个对齐方式相同。

例如:默认情况下,下面结构体所占空间12字节,结构体本身的默认对齐值为4。

struct temp
{
    char ch,
    double d
};

二、指定字节对齐方式

#gragma pack()      //使用默认对齐值
#pragma pack(n)     //设置当前字节对齐值为n 
#pragma pack(push)  //将当前的字节对齐值压栈保存 
#program pack(pop)  //从栈中恢复当前字节对齐值

通过上面四个指令可以设置字节对齐方式。
注释:此语句对其后声明的类型有效。

例如:如下语句,结构体1所占空间16字节,结构体2所占空间12字节。

struct temp1
{
    char ch,
    double d
};
#pragma pack(4)
struct temp2
{
    char ch,
    double d
};

三、实际字节对齐方式=MIN(默认对齐方式,指定对齐方式)

  实际上,一个类型应该采取的字节对齐方式,取其默认对齐值和程序指定对齐值中最小的数。

  例如:若有#pragma pack(4) 则实际对齐值,char为1,short为2,long为4,double为4.

完成下面练习:(通过ctrl+shift+8可显示答案)
举例1:

#pragma pack()
struct temp
{
    char ch;
    int n;
};
则:sizeof(struct temp)=8

举例2:

#pragma pack(1)
struct temp
{
    char ch;
    int n;
};  
则:sizeof(struct temp)=5

举例3:

#pragma pack(2)
struct temp
{
    char ch;
    int n;
};  
则:sizeof(struct temp)=6

举例4:

#pragma pack()
struct t
{
    char ch;
    int n;
};  
struct temp
{
    char ch;
    struct t st;
};  

则:sizeof(struct temp)=12
在结构体嵌套中,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的对齐。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的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的对齐方式,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的对齐方式,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的对齐方式,以避免字节对齐带来的问题。
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