???????? 為了提高CPU的存儲速度，VC對一些變量的起始地址做了“對齊”處理。在默認(rèn)情況下，VC規(guī)定各成員變量存放的起始地址相對于結(jié)構(gòu)的起始地址的偏移量必須為該變量的類型所占用的字節(jié)數(shù)的倍數(shù)。下面列出常用類型的對齊方式(vc6.0,32位系統(tǒng))。

類型
對齊方式（變量存放的起始地址相對于結(jié)構(gòu)的起始地址的偏移量）

Char
偏移量必須為sizeof(char)即1的倍數(shù)

int
偏移量必須為sizeof(int)即4的倍數(shù)

float
偏移量必須為sizeof(float)即4的倍數(shù)

double
偏移量必須為sizeof(double)即8的倍數(shù)

Short
偏移量必須為sizeof(short)即2的倍數(shù)

??????? 各成員變量在存放的時候根據(jù)在結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的順序依次申請空間，同時按照上面的對齊方式調(diào)整位置，空缺的字節(jié)VC會自動填充。同時VC為了確保結(jié)構(gòu)的大小為結(jié)構(gòu)的字節(jié)邊界數(shù)（即該結(jié)構(gòu)中占用最大空間的類型所占用的字節(jié)數(shù)）的倍數(shù)，所以在為最后一個成員變量申請空間后，還會根據(jù)需要自動填充空缺的字節(jié)。

?

一般地，可以通過下面的方法來改變?nèi)笔〉膶鐥l件：
???? · 使用偽指令#pragma pack (n)，C編譯器將按照n個字節(jié)對齊。
???? · 使用偽指令#pragma pack ()，取消自定義字節(jié)對齊方式。

另外，還有如下的一種方式：
???? · __attribute((aligned (n)))，讓所作用的結(jié)構(gòu)成員對齊在n字節(jié)自然邊界上。如果結(jié)構(gòu)中有成員的長度大于n，則按照最大成員的長度來對齊。
???? · __attribute__ ((packed))，取消結(jié)構(gòu)在編譯過程中的優(yōu)化對齊，按照實(shí)際占用字節(jié)數(shù)進(jìn)行對齊。

以上的n = 1, 2, 4, 8, 16... 第一種方式較為常見。

struct MyStruct

{

double dda1;

char dda;

int type

}；

?????????? 為上面的結(jié)構(gòu)分配空間的時候，VC根據(jù)成員變量出現(xiàn)的順序和對齊方式，先為第一個成員dda1分配空間，其起始地址跟結(jié)構(gòu)的起始地址相同（剛好偏移量0剛好為sizeof(double)的倍數(shù)），該成員變量占用sizeof(double)=8個字節(jié)；接下來為第二個成員dda分配空間，這時下一個可以分配的地址對于結(jié)構(gòu)的起始地址的偏移量為8，是sizeof(char)的倍數(shù)，所以把dda存放在偏移量為8的地方滿足對齊方式，該成員變量占用sizeof(char)=1個字節(jié)；接下來為第三個成員type分配空間，這時下一個可以分配的地址對于結(jié)構(gòu)的起始地址的偏移量為9，不是sizeof(int)=4的倍數(shù)，為了滿足對齊方式對偏移量的約束問題，VC自動填充3個字節(jié)（這三個字節(jié)沒有放什么東西），這時下一個可以分配的地址對于結(jié)構(gòu)的起始地址的偏移量為12，剛好是sizeof(int)=4的倍數(shù)，所以把type存放在偏移量為12的地方，該成員變量占用sizeof(int)=4個字節(jié)；這時整個結(jié)構(gòu)的成員變量已經(jīng)都分配了空間，總的占用的空間大小為：8+1+3+4=16，剛好為結(jié)構(gòu)的字節(jié)邊界數(shù)（即結(jié)構(gòu)中占用最大空間的類型所占用的字節(jié)數(shù)sizeof(double)=8）的倍數(shù)，所以沒有空缺的字節(jié)需要填充。所以整個結(jié)構(gòu)的大小為：sizeof(MyStruct)=8+1+3+4=16，其中有3個字節(jié)是VC自動填充的，沒有放任何有意義的東西。

??????? 下面再舉個例子，交換一下上面的MyStruct的成員變量的位置，使它變成下面的情況：

struct MyStruct

{

char dda;

double dda1;

int type

}；

???????? 這個結(jié)構(gòu)占用的空間為多大呢？在VC6.0環(huán)境下，可以得到sizeof(MyStruc)為24。結(jié)合上面提到的分配空間的一些原則，分析下VC怎么樣為上面的結(jié)構(gòu)分配空間的。
（簡單說明）

struct MyStruct

{

char dda;//偏移量為0，滿足對齊方式，dda占用1個字節(jié)；

double dda1;//下一個可用的地址的偏移量為1，不是sizeof(double)=8

//的倍數(shù)，需要補(bǔ)足7個字節(jié)才能使偏移量變?yōu)?（滿足對齊

//方式），因此VC自動填充7個字節(jié)，dda1存放在偏移量為8

//的地址上，它占用8個字節(jié)。

int type；//下一個可用的地址的偏移量為16，是sizeof(int)=4的倍

//數(shù)，滿足int的對齊方式，所以不需要VC自動填充，type存

//放在偏移量為16的地址上，它占用4個字節(jié)。

}；//所有成員變量都分配了空間，空間總的大小為1+7+8+4=20，不是結(jié)構(gòu)

//的節(jié)邊界數(shù)（即結(jié)構(gòu)中占用最大空間的類型所占用的字節(jié)數(shù)sizeof

//(double)=8）的倍數(shù)，所以需要填充4個字節(jié)，以滿足結(jié)構(gòu)的大小為

//sizeof(double)=8的倍數(shù)。

????????? 所以該結(jié)構(gòu)總的大小為：sizeof(MyStruc)為1+7+8+4+4=24。其中總的有7+4=11個字節(jié)是VC自動填充的，沒有放任何有意義的東西。

???????? VC對結(jié)構(gòu)的存儲的特殊處理確實(shí)提高CPU存儲變量的速度，但是有時候也帶來了一些麻煩，我們也屏蔽掉變量默認(rèn)的對齊方式，自己可以設(shè)定變量的對齊方式。VC中提供了#pragma pack(n)來設(shè)定變量以n字節(jié)對齊方式。n字節(jié)對齊就是說變量存放的起始地址的偏移量有兩種情況：
??????? 第一、如果n大于等于該變量所占用的字節(jié)數(shù)，那么偏移量必須滿足默認(rèn)的對齊方式，
??????? 第二、如果n小于該變量的類型所占用的字節(jié)數(shù)，那么偏移量為n的倍數(shù)，不用滿足默認(rèn)的對齊方式。
??????? 結(jié)構(gòu)的總大小也有個約束條件，分下面兩種情況：如果n大于所有成員變量類型所占用的字節(jié)數(shù)，那么結(jié)構(gòu)的總大小必須為占用空間最大的變量占用的空間數(shù)的倍數(shù)；否則必須為n的倍數(shù)。下面舉例說明其用法。

#pragma pack(push) //保存對齊狀態(tài)

#pragma pack(4)//設(shè)定為4字節(jié)對齊

struct test

{

char m1;

double m4;

int m3;

};

#pragma pack(pop)//恢復(fù)對齊狀態(tài)

???????????? 以上結(jié)構(gòu)的大小為16，下面分析其存儲情況，首先為m1分配空間，其偏移量為0，滿足我們自己設(shè)定的對齊方式（4字節(jié)對齊），m1占用1個字節(jié)。
接著開始為m4分配空間，這時其偏移量為1，需要補(bǔ)足3個字節(jié)，這樣使偏移量滿足為n=4的倍數(shù)（因?yàn)閟izeof(double)大于n）,m4占用8個字節(jié)。
接著為m3分配空間，這時其偏移量為12，滿足為4的倍數(shù)，m3占用4個字節(jié)。這時已經(jīng)為所有成員變量分配了空間，共分配了16個字節(jié)，滿足為n的倍數(shù)。
如果把上面的#pragma pack(4)改為#pragma pack(16)，那么我們可以得到結(jié)構(gòu)的大小為24。（請讀者自己分析）

?

下面有一道在 CSDN論壇 上討論火熱的題：

Intel和微軟和本公司同時出現(xiàn)的面試題

#pragma pack(8)

struct s1

{
???????? short a;
???????? long b;
};

struct s2

{
??????? char c;
??????? s1 d;
???????? long long e;
};

#pragma pack()

問
1.sizeof(s2) = ?
2.s2的c后面空了幾個字節(jié)接著是d?

?

結(jié)果如下：

sizeof(S2)結(jié)果為24.
成員對齊有一個重要的條件,即每個成員分別對齊.即每個成員按自己的方式對齊.
也就是說上面雖然指定了按8字節(jié)對齊,但并不是所有的成員都是以8字節(jié)對齊.其對齊的規(guī)則是,每個成員按其類型的對齊參數(shù)(通常是這個類型的大小)和指定對齊參數(shù)(這里是8字節(jié))中較小的一個對齊.并且結(jié)構(gòu)的長度必須為所用過的所有對齊參數(shù)的整數(shù)倍,不夠就補(bǔ)空字節(jié).
S1中,成員a是2字節(jié)默認(rèn)按2字節(jié)對齊,指定對齊參數(shù)為8,這兩個值中取1,a按1字節(jié)對齊;成員b是4個字節(jié),默認(rèn)是按4字節(jié)對齊,這時就按4字節(jié)對齊,所以sizeof(S1)應(yīng)該為8;
S2中,c和S1中的a一樣,按2字節(jié)對齊,而d 是個結(jié)構(gòu),它是8個字節(jié),它按什么對齊呢?對于結(jié)構(gòu)來說,它的默認(rèn)對齊方式就是它的所有成員使用的對齊參數(shù)中最大的一個,S1的就是4.所以,成員d就是按4字節(jié)對齊.成員e是8個字節(jié),它是默認(rèn)按8字節(jié)對齊,和指定的一樣,所以它對到8字節(jié)的邊界上,這時,已經(jīng)使用了12個字節(jié)了,所以又添加了4個字節(jié)的空,從第16個字節(jié)開始放置成員e.這時,長度為24,已經(jīng)可以被8(成員e按8字節(jié)對齊)整除.這樣,一共使用了24個字節(jié).
??????????????????????????a????b
S1的內(nèi)存布局：11**,1111,
??????????????????????????c??? S1.a S1.b???? d
S2的內(nèi)存布局：1***,11**,1111,****11111111

這里有三點(diǎn)很重要:
?????????1.每個成員分別按自己的方式對齊,并能最小化長度
???????? 2.復(fù)雜類型(如結(jié)構(gòu))的默認(rèn)對齊方式是它最長的成員的對齊方式,這樣在成員是復(fù)雜類型時,可以最小化長度
???????? 3.對齊后的長度必須是成員中最大的對齊參數(shù)的整數(shù)倍,這樣在處理數(shù)組時可以保證每一項(xiàng)都邊界對齊

?

?

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的#pragma pack(n)和sizeof求结构的大小的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。