C語言結構體記憶體對齊

• 對齊概述
• 對齊的規則
• 計算步驟
• 對比
• 小結

對齊概述

1.性能原因：為了提高cup的效率通路記憶體的速度，若是通路未對齊的記憶體，處理器需要作兩次通路；而通路對齊的記憶體，則隻需要一次通路。

2.編譯器相關：有的編譯器已經優化了記憶體對齊，是以記憶體對齊依賴于編譯器。

對齊的規則

參考 結構體對齊問題

說實話，規則看起來不太好了解，直接模仿下面步驟即可

計算步驟

以32位機器為例，工具為vs2008

類型	所占位元組
char	1
bool	1
short	2
int	4
long	4
float	4
double	8
指針	4

示例

struct person
    {
        char a;
        double b;
        int c;
        int d;
        char e;
        double f;
        char g;
    };
           

步驟:

1.找出person中位元組數最長的成員b和f，長度為 n = 8;

2.從第一個成員 a 開始計算，将 a 擺在 p = 0x00000 的位置。

3.計算第二個成員 b ,此時 b 的長度為 l = 8 ,其擺放的起始位址 p 需要滿足 p % l = 0 的條件。是以需要在之前填充7個位元組，則 p = 0x00008,其填充0x00008 - 0x00015共八個位元組。

4.計算第三個成員 c ，c 的長度為 l = 4 , 其擺放的起始位址 p = 0x00016, 滿足 p % l = 0,是以不需要在之前填充位元組，其填充0x00016 - 0x00019共四個位元組。

5.下面依次類推。

6.最後計算g，填充一個位元組0x00040。

7.0x00000 - 0x00040共 41 個位元組，總位元組數sum必須滿足 sum % n = 0; n 數值看步驟1，是以最後還需要填充7個位元組，則 sum = 48;

表格示例：

成員	類型	所占位元組	填充位元組數	存儲位址
a	char	8	0x00000
b	double	1	7	0x00008 - 0x00015
c	int	4	0x00016 - 0x00019
d	int	4	0x00020 - 0x00023
e	char	1	0x00024
f	double	8	7	0x00032 - 0x00039
g	char	1	0x00040

長度sum = 41,成員變量最長類型所占位元組數 n = 8，為滿足 sum % n = 0,需填充7個位元組，sum = 48;

對比

順序1

struct person2
    {
        double b;
        char a;
        int c;
        int d;
        char e;
        double f;
        char g;
    };
           

将 a 和 b 的順序調換，算出來的長度為 40，

順序2

struct person3
    {
        double b;
        double f;
        int c;
        int d;
        char e;
        char a;
        char g;
    };
           

此時的長度為 32.

小結

由于排列順序不一樣，person3 所占的空間隻有person的 67%,若是使用person結構體存儲資料量有一個GB,那麼使用person3來存儲，隻需要686MB，是以可以從記憶體對齊的角度來優化代碼，節省空間。

此段示例屬于最簡單的那種，還有更複雜的包含數組的，還待研究。。。