作者：佳佳要學習
時間：2022年9月25日
本章內容：結構體內存對齊
作者想說：如本文有錯誤之處，可以留言，感謝！

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目錄

• 一、學習小例子
• • 1. 思考代碼
  • 2. VS2019運行結果
  • 圖解
• 二、了解對其規則
• 三、存在此規則的原因

一、學習小例子 1. 思考代碼

定義了兩個結構體S1與S2，成員變量只有順序不一致。
當在計算兩個結構體的占內存大小的時候，會有什么區別呢？

struct S1
{char c1;
	int i;
	char c2;
};
struct S2
{char c1;
	char c2;
	int i;
};

int main()
{struct S1 s1;
	printf("%d\n", sizeof(struct S1));
	printf("%d\n", sizeof(struct S2));
	return 0;
}

2. VS2019運行結果

來，看一下！
S1 居然 比 S2 大了 4個字節！
那是為什么呢???

圖解

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二、了解對其規則

1.第一個成員在與結構體變量偏移量為0的地址處.

擴展：
offsetof：用來計算結構體成員相對于起始位置的偏移量。

2.其他成員變量要對齊到某個數字（對齊數）的整數倍的地址處。
對齊數 = 編譯器默認的一個對齊數 與 該成員大小的較小值。

解釋：
c1成員char類型占1個字節，偏移量為0。
i 成員int類型占4個字節，vs編輯器默認為8字節，選較小值：4
因為，在偏移量1處不是整數倍的地址處。
所以，一直往下找，找到偏移量4處，開始存放4個字節的i成員變量。

3.結構體總大小為大對齊數（每個成員變量都有一個對齊數）的整數倍。

c2最后占在了9偏移量處
結構體總大小為大對齊數：4
不滿足，第三條。

所以要繼續往下找，找到12偏移量處
得到該結構體占內存大小:12

4.如果嵌套了結構體的情況，嵌套的結構體對齊到自己的大對齊數的整數倍處，結構體的整
體大小就是所有大對齊數（含嵌套結構體的對齊數）的整數倍。

struct S3
{double d; //8
	char c;   //1
	int i;    //4
};


struct S4
{char c1; //1
	struct S3 s3;  //16
	double d;  //8
};
int main()
{printf("%d\n", sizeof(struct S4));
	return 0;
}

c1 ：占一個字節，偏移量：0
s3是一個結構體(共占16字節)，結構體成員大是：8字節,
所以，我們需要從8開始，進行存放s3成員變量。

d是float類型，從24偏移量處開始，24是8的倍數。
從24開始存放d的變量，占8個字節

一共是32個字節

三、存在此規則的原因

1. 平臺原因(移植原因)：
   不是所有的硬件平臺都能訪問任意地址上的任意數據的；某些硬件平臺只能在某些地址處取某些特定類型的數據，否則拋出硬件異常。

2. 性能原因：
   數據結構(尤其是棧)應該盡可能地在自然邊界上對齊。
   原因在于，為了訪問未對齊的內存，處理器需要作兩次內存訪問；而對齊的內存訪問僅需要一次訪問。
   結構體的內存對齊是拿空間來換取時間的做法。

那在設計結構體的時候，我們既要滿足對齊，又要節省空間，如何做到：讓占用空間小的成員盡量集中在一起。

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