结构体内存对齐

结构体内存对齐

先看一段代码：

#include <stdio.h>
struct s1
{
    char c1;
    int i;
    char c2;
};
struct s2
{
    char c1;
    char c2;
    int i;
};

struct s3
{
    double d;
    int i;
    char c;
};
struct s4
{
    char c;
    struct s3 S3;
    double d;
};
int main()
{
    printf("%d \n", sizeof(struct s1));   //6？12？到底哪一个是对的呢？
    printf("%d \n", sizeof(struct s2));   //6？12？
    printf("%d \n", sizeof(struct s3));   //12?13?还是16?
    printf("%d \n", sizeof(struct s4));   //13?24?32?看到这里是不是已经有点懵逼了，有没有感觉自己学了个假结构体
    return 0;
}

你们认为哪一个答案才是正确的呢？

s1和s2不是一样的吗？只是顺序变换了而已，结果为什么还相差四个字节？
这里就要轮到我们的结构体对齐规则出场表演了：

结构体内存对齐规则：
●第一个成员在与结构体变量偏移量为0的地址处（可以用offsetof这个宏来检测，但是不要忘了加相关的头文件）
●其他成员变量要对齐到某个数字（对齐数）的整数倍的地址处
注意的是：对齐数 = 编译器默认的一个对齐数 与 该成员大小的较小值。（VS默认的是8 GCC（Linux编译器）默认的是4）
拿第二个结构体举例：

struct s2
{
    char c1;  //c1占一个字节，默认对齐数是8，所以最小对齐数就是2，同理c2最小对齐数也是2
    char c2;
    int i;
     //2 + 2 + 4 = 8
};

●结构体总大小为最大默认对齐数（每个成员变量除了第一个成员都有一个对齐数）的整数倍
●如果嵌套了结构体的情况，嵌套的结构体对齐到自己最大的对齐数的整数倍处，结构体的整体大小就是所有最大对齐数（含嵌套结构体的对齐数）的整数倍。

struct s3
{
    double d;
    int i;
    char c;
};
struct s4
{
    char c;   //对齐数8
    struct s3 S3;  //最大对齐数16
    double d;   //对齐数8 
};  

为什么要对齐？

大部分的参考资料料都是如是说的：
1. 平台原因(移植原因)：
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. 性能原因：
在数据结构中（尤其是栈）应该竟可能的在自然边界靠齐。这是因为为了访问未对其的内存，处理器需要需要做两次内存访问，而对齐的仅需要访问一次。

总的来说：
结构体内存对齐是拿空间换时间的一种做法。但是有时候我们既要满足对齐又要节省空间又要怎么做到呢？

struct s1
{
    char c1;
    int i;
    char c2;
};
struct s2
{
    char c1;
    char c2;
    int i;
};

这两段代码类型成员一模一样，但是s1和s2所占的空间却有所差异,
因此我们可以总结到：让占空间小的成员尽量集中在一起，这样就可以做到既要满足对齐又要节省空间。