一：結(jié)構(gòu)體內(nèi)存對(duì)齊

（1）為什么要存在內(nèi)存對(duì)齊

平臺(tái)原因（移植原因）： 不是所有的硬件平臺(tái)都能訪問(wèn)任意地址上的任意數(shù)據(jù)的；某些平臺(tái)只能在某些地址處取得某些特定類型的數(shù)據(jù)，否則拋出硬件異常。比如，當(dāng)一個(gè)平臺(tái)要取一個(gè)整型數(shù)據(jù)時(shí)只能在地址為4的倍數(shù)的位置取得，那么這時(shí)就需要內(nèi)存對(duì)齊，否則無(wú)法訪問(wèn)到該整型數(shù)據(jù)。

性能原因： 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（尤其是棧）：應(yīng)該盡可能的在自然邊界上對(duì)齊。原因在于，為了訪問(wèn)未對(duì)齊內(nèi)存，處理器需要作兩次內(nèi)存訪問(wèn)；而對(duì)齊的內(nèi)存訪問(wèn)僅需一次。

核心思想就是：以空間換取時(shí)間

（2）結(jié)構(gòu)體對(duì)齊規(guī)則

• 第一個(gè)成員在與結(jié)構(gòu)體變量偏移量為0的地址處。（即結(jié)構(gòu)體的首地址處，即對(duì)齊到0處）
• 其他成員變量要對(duì)齊到某個(gè)數(shù)字（對(duì)齊數(shù)）的整數(shù)倍的地址處。
• 結(jié)構(gòu)體的總大小為最大對(duì)齊數(shù)（每個(gè)成員變量都有一個(gè)對(duì)齊數(shù)）的整數(shù)倍。
• 如果嵌套了結(jié)構(gòu)體，嵌套的結(jié)構(gòu)體對(duì)齊到自己的最大對(duì)齊數(shù)的整數(shù)倍處，結(jié)構(gòu)體的整體大小就是所有最大對(duì)齊數(shù)（含嵌套結(jié)構(gòu)體的對(duì)齊數(shù)）的整數(shù)倍。

其中對(duì)齊數(shù)=編譯器默認(rèn)的一個(gè)對(duì)齊數(shù)與該成員大小的較小值。vs中默認(rèn)為8。Linux中默認(rèn)值為4。

（3）結(jié)構(gòu)體對(duì)齊演示

以下面的構(gòu)體為例

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

第一步：把結(jié)構(gòu)體中每個(gè)成員變量的大小與編譯器的默認(rèn)對(duì)齊數(shù)進(jìn)行比較，取小的作為該成員的對(duì)齊數(shù)

第二步：從0位開(kāi)始，畫(huà)出這些成員的位置，注意對(duì)齊到自己的對(duì)齊數(shù)

故為16個(gè)字節(jié)

（4）練習(xí)

//練習(xí)1 struct S1{char c1;int i;char c2; }; printf("%d\n", printf(struct S1);//12//練習(xí)2 struct S2 {char c1; char c2; int i; }; printf("%d\n", sizeof(struct S2));//8//練習(xí)3 struct S3 {double d; char c; int i; }; printf("%d\n", sizeof(struct S3));//16//練習(xí)4-結(jié)構(gòu)體嵌套問(wèn)題 struct S4 {char c1; struct S3 s3; double d; }; printf("%d\n", sizeof(struct S4));//32

下面這個(gè)例子比較經(jīng)典（64位）

struct A {int a;union{long b;short c;}; }; struct B {char e;struct A d;int f; };

二：位段

（1）什么是位段

“節(jié)省空間”這四個(gè)字可以直截了當(dāng)?shù)狞c(diǎn)名位段的作用。

在結(jié)構(gòu)體設(shè)計(jì)中，我們一般用int來(lái)存年齡這樣的數(shù)據(jù)，但是年齡這個(gè)東西再大也不會(huì)達(dá)到幾百幾千，也就是它的范圍一般是1-100，反應(yīng)、、反映在整形數(shù)據(jù)的內(nèi)存上，使用的可能就是32個(gè)比特位中的個(gè)別幾個(gè)，也就說(shuō)剩余的很多比特位就是根本不會(huì)用到的，而如果明知道這樣，還要不管三七二十一直接拋出一個(gè)整形，四個(gè)字節(jié)，32個(gè)比特位存儲(chǔ)這么小的數(shù)，未免顯的有點(diǎn)浪費(fèi)了。所以正式鑒于此，位段就能合理的進(jìn)行內(nèi)存設(shè)計(jì)

（2）位段怎么寫

位段的基本格式如下，和結(jié)構(gòu)體十分相似，其內(nèi)部的數(shù)據(jù)類型一般要求是一致的

（3）位段結(jié)構(gòu)體對(duì)齊怎么算

上述這個(gè)結(jié)構(gòu)體所占空間大小為八個(gè)字節(jié)，在實(shí)際分配時(shí)，會(huì)一上來(lái)先分配四個(gè)字節(jié)，其中a，b，c占據(jù)2+5+10共17個(gè)比特位，剩余d需要30個(gè)比特位存儲(chǔ)但是不夠，所以再分配四個(gè)字節(jié)，拿出其中30個(gè)比特位存儲(chǔ)。可以看出相比之前暴力的直接16個(gè)字節(jié)，現(xiàn)在的8個(gè)字節(jié)大大的節(jié)省了空間。

再比如下面位段

struct A {unsigned a : 19;unsigned b : 11;unsigned c : 4;unsigned d : 29; char index; };

其中a和b共占據(jù)4個(gè)字節(jié)，c和d占據(jù)八個(gè)字節(jié)，index對(duì)齊對(duì)齊1個(gè)字節(jié)，最終就是16

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的C语言重难点：内存对齐和位段的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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