C语言结构体的字节对齐及指定对齐方式

C语⾔结构体字节对齐简单计算⽅法
1.在C语⾔⾥⾯每⼀种数据类型都有字节对齐⽐如在32位操作系统下：整型的⾃⾝对齐数就是 4 字节，字符型就是 1 字节，double就是 8 字节。

但是结构体的计算⽅式就和普通的数据类型不⼀样。

在C语⾔⾥⾯字节对齐的⽅式主要根据“有效对齐数”来确定，那么有效对齐数是怎杨确定的呢？
在结构体⾥⾯：：：　有效字节对齐数 = （⾃⾝对齐数 < 最⼤字节）？（⾃⾝对齐数）：（最⼤字节）；
⾃⾝对齐数 = 4字节（32位操作系统）;(8 字节为32位操作系统)。

最⼤字节数 = 结构体⾥⾯最⼤的⼀个数据类型所占的字节数。

列：struct test{
char a;
int a;
short c;
}d;
sizeof(d) == ? ; //在32位操作系统下为12字节，64位操作系统下也为12字节。

（每⼀次都开4个字节）
struct test2{
char a;
double b;
short c;
}d;
sizeof(d) == ? ;// 在32位操作系统下为16字节（每⼀次开4个字节），在64位操作系统下为24字节（每⼀次开8个字节）。

c语言结构体对齐规则
C语言结构体对齐规则是指在定义结构体时，编译器会按照一定的规则对结构体中的成员进行对齐，以保证结构体在内存中的存储方式是合理的。

这个规则是由编译器实现的，不同的编译器可能会有不同的实现方式。

结构体对齐的目的是为了提高内存访问的效率。

在计算机中，内存是以字节为单位进行存储的，而不是以位为单位。

因此，如果结构体中的成员没有按照一定的规则进行对齐，那么在访问结构体中的成员时，就需要进行多次内存访问，这会降低程序的执行效率。

C语言结构体对齐规则的实现方式是通过在结构体中插入一些空白字节来实现的。

具体来说，编译器会按照结构体中最大成员的大小进行对齐，也就是说，结构体中的每个成员都必须按照最大成员的大小进行对齐。

例如，如果结构体中最大的成员是一个int类型的变量，那么结构体中的每个成员都必须按照4字节进行对齐。

在进行结构体对齐时，编译器还会考虑结构体中成员的顺序。

具体来说，编译器会将结构体中相邻的成员进行合并，以减少空白字节的数量。

例如，如果结构体中有两个char类型的成员，那么编译器会将它们合并为一个2字节的成员，而不是分别对齐。

除了按照最大成员的大小进行对齐外，编译器还会考虑一些其他的因素，例如编译器的优化级别、目标平台的字节序等。

因此，在编
写程序时，我们应该尽量避免依赖结构体对齐的具体实现方式，以免出现不可预测的问题。

C语言结构体对齐规则是编译器为了提高程序执行效率而实现的一种机制。

在定义结构体时，我们应该遵循一定的规则，以保证结构体在内存中的存储方式是合理的。

同时，我们也应该尽量避免依赖结构体对齐的具体实现方式，以免出现不可预测的问题。

C语⾔中的数据对齐数据对齐的⽬的,是⽤空间换时间,提⾼效率.对齐本⾝并不难理解,但是有这么⼀个古怪的命令#pragma pack()存在,它可以⼈为指定按⼏个字节来对齐.有了这个命令,就让情况变得更加复杂了.⽹上有很多#pragma pack()命令的使⽤⽅法总结,但我不认为这个命令是必要的,应该尽量避免使⽤.如果你的代码⾥使⽤了#pragma pack(),会导致sizeof()取得预料外的值,导致程序出错.这个错误并不容易发现.#pragma pack()能让你的内存存储变紧凑,但会让sizeof()变得诡异,值得么?不值.(也许写程序传输协议时需要#pragma pack()来防⽌结构体中出现空洞?很牵强,我不认为这是必须的.)⼲脆,抛开#pragma pack()命令,简简单单来理解数据对齐吧.对齐表明了数据在内存中的存放⽅式,内存的最⼩单位是1字节,对齐长度为1说明数据可以存储在任何内存地址.对齐长度为2说明只能存放在能被2整除的内存地址.对齐长度是4只能存放在能被4整除的内存地址.对齐长度只能是2的幂,也就是1,2,4,8,16...数据对齐只会影响到结构体(或联合),归纳起来有如下两个规则:1.结构体外的数据类型,它们按照⾃⾝⼤⼩来对齐.⽐如char型对齐长度是1,int型对齐长度是4,double型对齐长度是8.(32位系统下⼀般是这样).2.结构体本⾝也有⼀个对齐长度,这个值是内部成员中⾃⾝对齐长度最⼤的那个值.结构体需按⾃⾝对齐长度对齐,换句话说,结构体⼤⼩必须是本⾝对齐长度的整数倍.根据上⾯两条,你就会算结构体的⼤⼩了.例1:struct A{char a;long b;char c;double d;};分析:sizeof(struct A)=24.a占⼀个字节,b对齐长度是4,所以a后⾯补三个字节的洞后再存b.紧跟着是c占⼀个字节,d的对齐长度是8,所以c后⾯补7个字节的洞后再存d.共24字节.struct A本⾝的对齐长度是8.例2:struct B{char a;char b;long c;double d;};分析:sizeof(struct B)=16.a占⼀个字节,b也占⼀个字节.c对齐长度是4,所以b后补两个字节洞后存c.d对齐长度是8,前⾯abc加起来恰好8字节,所以d可以紧跟c存放.共16字节.struct B本⾝的对齐长度是8.例3:struct C{ char a[123]; int b; float c; double d;};分析:sizeof(struct C)=144.a占123个字节,后补⼀个字节洞后存4字节的b,此时地址仍然能被4整除,所以紧跟着存4字节的c,⽬前总长度132,补4字节洞后存⼊8字节的d.总⼤⼩144字节.等等!有疑问!char a[123]的对齐长度是1还是123?是1.数组并⾮⼀种数据类型,这个数组的数据类型是char,char的对齐长度是1.所以,struct C的⾃⾝对齐长度是8,144是8的整数倍,没问题.例4:struct D{ struct x { char a; int b; float c; }X; int d; char e;};分析:sizeof(struct D)=20.先看struct x.a⼀个字节,补三个字节洞后跟4字节的b,之后是4字节的c.X的长度是12字节.struct x的⾃⾝对齐长度是4.再看struct D,X12字节,后跟4字节的d,之后是1个字节的e.struct D的⾃⾝对其长度是4(不是12,想⼀想吧).所以e后⾯要补三个字节洞.总长度是12+4+4=20.例5:struct E{ union y { char a; double b; int c; }Y; int d; double e;};分析:sizeof(struct E)=24.Y是⼀个联合,联合的特点是它会占⽤跟最⼤的内部成员相同的空间,double最⼤,所以union y的对齐长度是8.之后是4字节的d.8+4=12为了对齐后⾯是8字节的e,d后⾯要补4字节的洞.所以总长度是8+8+8=24.数据对齐基本就讲完了,描述不是特别清楚,还请见谅.在⽹上,看到有⼈提出了如下的疑问,请试试看能否替他解答⼀下呢?Struct A{char a,b;char arr[5];}//这个sizeof(A)=7.。

C语言结构体中的数组字节对齐在C语言中，结构体是一种用户自定义的数据类型，用于将不同类型的数据组合在一起。

结构体中常常包含多个成员变量，其中可能有数组类型的成员变量。

在结构体中使用数组时，需要了解数组字节对齐的概念和规则，以确保内存的最佳利用和访问的效率。

什么是字节对齐字节对齐是指在将数据存储在计算机内存中时，按照特定规则进行调整，以确保数据的存储和访问的效率。

字节对齐的规则可以对齐数据的起始地址或者数据的长度。

计算机中的数据存储是按照字节(Byte)来划分的，一个字节通常由8个二进制位组成。

字节对齐的主要目的是为了节省内存和提高访问效率。

在C语言中，结构体中的成员变量通常按照字节对齐的规则来排列。

C语言结构体中的数组字节对齐规则在C语言中，结构体中的数组字节对齐规则通常遵循以下原则：1.结构体的起始地址必须是所有成员变量所要求对齐方式的最小公倍数。

2.结构体中的每个成员变量的地址必须是它本身的大小的整数倍。

3.结构体的总大小必须是其最大成员变量大小的整数倍。

根据字节对齐规则，如果结构体中的成员变量的累计大小不是字节对齐的倍数，编译器会在成员变量之间添加填充字节，以满足对齐要求。

这些填充字节在结构体的占用空间中不可访问。

填充字节的目的是将后续成员变量的地址对齐，以提高内存访问效率。

数组字节对齐的示例为了更好地理解数组字节对齐的规则，我们来看一个示例。

#include <stdio.h>struct MyStruct {char c;int i;char arr[3];};int main() {struct MyStruct s;printf("sizeof(MyStruct) = %lu\n", sizeof(struct MyStruct));printf("sizeof(s.c) = %lu\n", sizeof(s.c));printf("sizeof(s.i) = %lu\n", sizeof(s.i));printf("sizeof(s.arr) = %lu\n", sizeof(s.arr));return 0;}输出结果：sizeof(MyStruct) = 12sizeof(s.c) = 1sizeof(s.i) = 4sizeof(s.arr) = 3在这个示例中，我们定义了一个包含一个字符类型变量、一个整型变量和一个长度为3的字符数组的结构体MyStruct。

C语言字节对齐字节对齐的由来程序在运行时会将数据临时存放在内存中，芯片内核需要对这些数据进行计算，不断的读取内存以获得数据，并将计算结果写入内存。

计算机体系经过若干年的发展，最终确定了以8bits作为其基本的存储单元——byte（字节），这是每个地址所对应的最小访问单元，在C语言中对应一个char型的变量。

下图为芯片内核访问内存的示意图。

芯片内核通过控制总线控制内存的动作，通过地址总线告知内存地址，数据总线上出现交互的数据。

图1访问内存示意图假设上图是8位机的示意图，那么数据总线的宽度是8bits，由8根数据线组成，这样芯片内核与内存之间一次就可以同时交换8个bits的数据，正好是一个字节。

图中右侧的每个小格子代表一个存储地址，对应一个字节。

下面通过一段C语言代码来具体看看芯片内核与内存之间的数据交互过程。

char data[2];data[0]=2;data[1]=data[0]+1;第一行代码定义了2个字节的数组data。

假设data数组被编译到地址0x100，那么data[0]这个字节就被存储在地址为0x100的内存空间，data[1]这个字节就被存储在地址为0x101的内存空间。

第二行对应的硬件动作是将数据2存入到data[0]中，也就是将数据2存入到内存中的0x100地址，执行这条语句时，芯片内核对控制总线、地址总线和数据总线进行操作，控制总线上出现写信号，地址总线上出现数据0x100，数据总线上出现数据0x02。

此时内存就知道需要将数据2写入到地址0x100中，完成一次写操作。

第三行先读出data[0]中的数据，芯片内核将控制总线置为读信号，将地址总线置为0x100，此时，内存就会从其内部取出0x100地址中的数据，也就是数据2，2将出现在数据总线上，此时芯片内核就会通过数据总线读取到data[0]中的数据了。

接下来芯片内核计算2+1=3，需要将数字3写入到data[1]中，芯片内核将控制总线置为写信号，将地址总线置为0x101，将数据总线置为3，内存接收到这些信号后，就会将数据3存入到其内部0x101地址中，完成本次操作。

c语言结构体对齐方式
在C语言中，结构体的对齐方式可以通过指定特定的编译器选项或者在结构体定义中使用特定的关键字来控制。

首先，大部分现代编译器都支持指定结构体对齐的编译器选项。

例如，在GCC编译器中，可以使用-fpack-struct选项来指定结构体的对齐方式。

该选项可以接受一个整数值，表示结构体对齐的字节数。

例如，-fpack-struct=4将使结构体按照4字节对齐。

另外，在结构体定义中，可以使用#pragma pack指令来指定结构体的对齐方式。

例如：
c复制代码:
#pragma pack(push, 1)
struct MyStruct {
int a;
char b;
short c;
};
#pragma pack(pop)
在上面的代码中，#pragma pack(push, 1)将把当前结构体的对齐方式设置为1字节对齐，然后定义结构体，最后使用
#pragma pack(pop)恢复原来的对齐方式。

需要注意的是，结构体的对齐方式会影响到结构体的大小和内存布局。

因此，在选择结构体的对齐方式时，需要根据实际情况进行权衡和选择。

C语⾔的字节对齐及#pragmapack的使⽤C编译器的缺省字节对齐⽅式（⾃然对界）在缺省情况下，C编译器为每⼀个变量或是数据单元按其⾃然对界条件分配空间。

在结构中，编译器为结构的每个成员按其⾃然对界（alignment）条件分配空间。

各个成员按照它们被声明的顺序在内存中顺序存储（成员之间可能有插⼊的空字节），第⼀个成员的地址和整个结构的地址相同。

C编译器缺省的结构成员⾃然对界条件为“N字节对齐”，N即该成员数据类型的长度。

如int型成员的⾃然对界条件为4字节对齐，⽽double类型的结构成员的⾃然对界条件为8字节对齐。

若该成员的起始偏移不位于该成员的“默认⾃然对界条件”上，则在前⼀个节⾯后⾯添加适当个数的空字节。

C编译器缺省的结构整体的⾃然对界条件为：该结构所有成员中要求的最⼤⾃然对界条件。

若结构体各成员长度之和不为“结构整体⾃然对界条件的整数倍，则在最后⼀个成员后填充空字节。

例⼦1（分析结构各成员的默认字节对界条界条件和结构整体的默认字节对界条件）:struct Test{char x1; // 成员x1为char型(其起始地址必须1字节对界)，其偏移地址为0char x2; // 成员x2为char型(其起始地址必须1字节对界，其偏移地址为1float x3; // 成员x3为float型(其起始地址必须4字节对界)，编译器在x2和x3之间填充了两个空字节，其偏移地址为4char x4; // 成员x4为char型(其起始地址必须1字节对界)，其偏移地址为8};因为Test结构体中，最⼤的成员为flaot x3，因些此结构体的⾃然对界条件为4字节对齐。

则结构体长度就为12字节，内存布局为1100 1111 1000。

例⼦2：#include <stdio.h>//#pragma pack(2)typedef struct{int aa1; //4个字节对齐 1111char bb1;//1个字节对齐 1short cc1;//2个字节对齐 011char dd1; //1个字节对齐 1} testlength1;int length1 = sizeof(testlength1); //4个字节对齐，占⽤字节1111 1011 1000,length = 12typedef struct{char bb2;//1个字节对齐 1int aa2; //4个字节对齐 01111short cc2;//2个字节对齐 11char dd2; //1个字节对齐 1} testlength2;int length2 = sizeof(testlength2); //4个字节对齐，占⽤字节1011 1111 1000,length = 12typedef struct{char bb3; //1个字节对齐 1char dd3; //1个字节对齐 1int aa3; //4个字节对齐 001111short cc23//2个字节对齐 11} testlength3;int length3 = sizeof(testlength3); //4个字节对齐，占⽤字节1100 1111 1100,length = 12typedef struct{char bb4; //1个字节对齐 1char dd4; //1个字节对齐 1short cc4;//2个字节对齐 11int aa4; //4个字节对齐 1111} testlength4;int length4 = sizeof(testlength4); //4个字节对齐，占⽤字节1111 1111,length = 8int main(void){printf("length1 = %d.\n",length1);printf("length2 = %d.\n",length2);printf("length3 = %d.\n",length3);printf("length4 = %d.\n",length4);return0;}改变缺省的对界条件(指定对界)· 使⽤伪指令#pragma pack (n)，C编译器将按照n个字节对齐。

内嵌结构体的对齐方式
内嵌结构体的对齐方式是根据包含它的结构体的对齐方式来确定的。

在C语言中，默认的对齐方式是按照结构体中的成员顺序逐个对齐，每个成员的对齐方式由其类型决定。

常见的对齐方式有：
- 对于字符类型（char），按照字节对齐，即对齐值为1。

- 对于短整型（short），根据系统架构不同，可能按照2字节对齐或4字节对齐。

- 对于整型（int）和浮点型（float），通常按照4字节对齐。

- 对于长整型（long）和双精度浮点型（double），通常按照8字节对齐。

当结构体中出现内嵌结构体时，内嵌结构体的对齐方式受到外层结构体的对齐方式的影响。

即内嵌结构体的起始地址必须是外层结构体对齐值的整数倍。

例如，考虑以下代码示例：
```c
struct InnerStruct {
char c;
int i;
};
struct OuterStruct {
char a;
struct InnerStruct inner;
int b;
};
```
在这个例子中，OuterStruct中包含了InnerStruct。

根据编译器
的对齐规则，如果char是1字节对齐，int是4字节对齐，那
么OuterStruct的对齐值将是4。

因此，编译器将使得InnerStruct的起始地址必须是4的整数倍。

实际上，每个编译器可能会有不同的对齐规则和默认对齐方式，可以通过编译器提供的特定选项来调整对齐方式。

对于特定的对齐需求，还可以使用预编译指令来设置结构体的对齐方式。

c语言结构体对齐规则C语言结构体对齐规则结构体是C语言中一种自定义的数据类型，可以用来存储不同类型的数据，使得数据的组织更加灵活。

在使用结构体时，为了提高内存的利用率和访问效率，C语言引入了结构体对齐规则。

结构体对齐是指在结构体中各个成员之间的内存间隔，也称为对齐间隔。

结构体对齐的目的是为了使得结构体的成员在内存中按照一定的规则对齐，以提高访问效率。

在C语言中，结构体的对齐规则是由编译器决定的。

一般来说，结构体对齐规则主要涉及两个方面：成员对齐和结构体整体对齐。

1. 成员对齐在结构体中，每个成员都有自己的对齐要求。

对于基本数据类型，如整型、字符型等，其对齐要求一般与其本身的大小相关，例如int 类型通常要求4字节对齐，而char类型则无对齐要求。

对于数组成员，其对齐要求与数组元素的对齐要求相同。

对于结构体中的成员，编译器会按照成员的类型和对齐要求进行内存对齐。

对于需要对齐的成员，编译器会在其前面填充适当的空白字节，以满足对齐要求。

填充的字节数量由编译器自行决定，在不同的编译器和平台上可能有所差异。

2. 结构体整体对齐结构体整体对齐是指结构体变量在内存中的起始地址需要满足的对齐要求。

结构体整体对齐要求一般是结构体中成员对齐要求的最大公约数。

例如，如果结构体中有一个成员要求4字节对齐，而另一个成员要求8字节对齐，则结构体整体对齐要求为8字节。

结构体整体对齐要求的目的是为了提高访问效率。

如果结构体的整体对齐要求为8字节，那么在访问该结构体变量时，编译器会保证该变量的起始地址是8的倍数，以提高访问速度。

在实际编程中，为了满足结构体对齐规则，可以使用#pragma pack指令来控制对齐方式。

该指令可以指定结构体的对齐方式，常用的取值有1、2、4、8等。

例如，使用#pragma pack(4)指令可以将结构体的对齐方式设置为4字节对齐。

需要注意的是，结构体对齐规则是与编译器和平台相关的，不同的编译器和平台可能有不同的对齐规则。

讲解C语言编程中的结构体对齐讲解C语言编程中的结构体对齐Q：关于结构体的对齐，到底遵循什么原则？A：首先先不讨论结构体按多少字节对齐，先看看只以1字节对齐的情况：#include#include#define PRINT_D(intValue) printf(#intValue" is %dn", (intValue));#define OFFSET(struct,member) ((char *)&((struct *)0)->member - (char *)0)#pragma pack(1)typedef struct{ char sex; short score; int age;}student;int main(){ PRINT_D(sizeof(student)) PRINT_D(OFFSET(student,sex)) PRINT_D(OFFSET(student,score)) PRINT_D(OFFSET(student,age)) return 0;}输出：sizeof(student) is 7OFFSET(student,sex) is 0OFFSET(student,score) is 1OFFSET(student,age) is 3可以看到，如果按1字节对齐，那么结构体内部的成员紧密排列，sizeof(char) == 1, sizeof(short) == 2, sizeof(int) == 4.修改上面的代码，去掉#pragma pack语句，代码如下：#include#include#define PRINT_D(intValue) printf(#intValue" is %dn", (intValue));#define OFFSET(struct,member) ((char *)&((struct *)0)->member - (char *)0)typedef struct{ char sex; short score; int age;}student;int main(){ PRINT_D(sizeof(student)) PRINT_D(OFFSET(student,sex)) PRINT_D(OFFSET(student,score)) PRINT_D(OFFSET(student,age)) return 0;}运行结果：sizeof(student) is 8OFFSET(student,sex) is 0OFFSET(student,score) is 2OFFSET(student,age) is 4此时，各个成员之间就不像之前那样紧密排列了，而是有一些缝隙。