什么是結(jié)構(gòu)體的字節(jié)對(duì)齊現(xiàn)象

程序員，咱都用代碼說話，先上 code：

（說明：以下代碼均在 ARM 平臺(tái)上，使用 Keil 進(jìn)行編譯測(cè)試）

#define offset_of(TYPE, MEMBER) ((size_t) &((TYPE *)0)-MEMBER) //上面這個(gè)宏定義主要用于顯示結(jié)構(gòu)體成員變量相對(duì)結(jié)構(gòu)體起始地址的偏移
typedef structstu1{    int a;    char b;    int c;}stu1;
void main(){    LOG_INFO("rnrn====== Struct Test ======rnrn");    LOG_INFO("offset_of(stu1,a):t%dn",offset_of(stu1,a));             LOG_INFO("offset_of(stu1,b):t%dn",offset_of(stu1,b));        LOG_INFO("offset_of(stu1,c):t%dn",offset_of(stu1,c));    LOG_INFO("sizeof(stu1)    :t%dn",sizeof(stu1));    return ;}

對(duì)于上面的運(yùn)行結(jié)果，對(duì)字節(jié)對(duì)齊不了解的同學(xué)可能會(huì)疑惑，c的偏移量怎么會(huì)是8呢？不應(yīng)該是 5 嗎？

結(jié)構(gòu)體的大小怎么會(huì)是12呢？不應(yīng)該是 9 嗎？

不了解的同學(xué)可能會(huì)這樣理解：

c的偏移量是sizeof(int)+sizeof(char) = 5

結(jié)構(gòu)體stu1占用的內(nèi)存大小應(yīng)該是sizeof(int)+sizeof(char)+sizeof(int)=9。

通過下圖所示的stu1的內(nèi)存結(jié)構(gòu)可以知道，編譯器對(duì)變量存儲(chǔ)進(jìn)行了一個(gè)特殊處理。

為了提高CPU的存儲(chǔ)速度，編譯器對(duì)一些變量的起始地址做了對(duì)齊處理。

在默認(rèn)情況下，編譯器規(guī)定各成員變量存放的起始地址相對(duì)于結(jié)構(gòu)體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)和編譯器編譯過程中采用的字節(jié)對(duì)齊數(shù)兩者中最小值的整數(shù)倍。

有點(diǎn)繞，比如stu1 結(jié)構(gòu)體中，變量 c 類型為 int，也就是占用 4 字節(jié)，編譯器采用 4 字節(jié)對(duì)齊，因此偏移量必須是 4 的整數(shù)倍。

typedef structstu2{    int a;    char b;    char c    int d;}stu2;

再比上面的 stu2中，如對(duì)于變量 c，其類型為 char ，占用 1 字節(jié)，編譯器采用 4 字節(jié)對(duì)齊，因此 它被分配的偏移量需要是 1 的整數(shù)倍，在上面的結(jié)構(gòu)體 stu2 中，c 的偏移量為 5。

如圖：

現(xiàn)在來分析前面的代碼

假定a的起始地址為0，它占用了4字節(jié)，接下來的空閑地址就是4，是1的倍數(shù)，滿足要求，所以b存放的起始地址是4，占用一個(gè)字節(jié)，接下來的空閑地址為5。c也是char變量，占用1字節(jié)， 因此可以放在地址 5 上面。

接下來看地址 6，對(duì)于 d，它占用了 4 個(gè)字節(jié)，同時(shí)需要注意的是，編譯器默認(rèn)按照結(jié)構(gòu)體中占有內(nèi)存最大的類型所占用的字節(jié)數(shù)進(jìn)行字節(jié)對(duì)齊。在此結(jié)構(gòu)體中占用內(nèi)存最大的為整型，占用4字節(jié)，所以在此取兩者的最小值4，6 并不是4的整數(shù)倍，所以向后移動(dòng)，找到離6最近的8作為存放d的起始地址，d也占用4字節(jié)，最后結(jié)構(gòu)體的大小為12。

需要注意的就是，變量b和 c后面2字節(jié)的存儲(chǔ)空間是由編譯器自動(dòng)填充的，其中沒有存儲(chǔ)任何有用的信息。