前言

本教程可能會用到一點匯編的知識，看不懂沒關系，知道是那個意思就行了。使用的工具是vs2010。

一、什么是字節(jié)對齊

字節(jié)對齊是字節(jié)按照一定規(guī)則在空間上排列。

現(xiàn)代計算機中內存空間都是按照byte劃分的，從理論上講似乎對任何類型的變量的訪問可以從任何地址開始，但實際情況是在訪問特定類型變量的時候經常在特 定的內存地址訪問，這就需要各種類型數(shù)據(jù)按照一定的規(guī)則在空間上排列，而不是順序的一個接一個的排放，這就是對齊。

在我們之前寫程序的時候可能會發(fā)現(xiàn)有的時候你定義的變量是一個字節(jié)，但是他在內存中依然按照四個字節(jié)給你存儲，因為在32為系統(tǒng)中，4字節(jié)對齊執(zhí)行效率是最快的。這就是一種犧牲內存換取性能的方案。

舉個栗子

我們知道，全局變量在在內存中是有一個固定的地址的，如果不重新編譯的話，這個地址是不會改變的。所以我們拿全局變量舉例。

如下，我們定義兩個全局變量：

一個是char(單字節(jié))的一個是int(4字節(jié)的)

然后我們在main函數(shù)中給他們賦值，如下：

然后斷點、F7編譯、F5調試、ALT+8轉到反匯編：

可以看到他們之間差值為4字節(jié)

再次測試，如下：

反匯編：

差值為2。

因為字節(jié)對齊的原因，int類型的起始地址必須是4的整數(shù)倍，short類型的起始地址也必須是2的倍數(shù)，當然char就沒有那么約束了，因為它只是一個字節(jié)的。并不是說char類型的變量與int變量的差值是因為int類型占了四個字節(jié)所以差值才為4 。

再做測試，如下：

打亂順序。查看反匯編：

總結如圖。

再次強掉、因為字節(jié)對齊的原因，變量的起始地址必須是變量字節(jié)大小的整數(shù)倍

二、結構體字節(jié)對齊

結構體中成員的存儲方式也是按照上面的字節(jié)對齊方式進行存儲的。不過有一點區(qū)別：結構體的起始地址是其最寬數(shù)據(jù)類型的整數(shù)倍（千萬不要死記：結構體寬度就是最寬數(shù)據(jù)類型的整數(shù)倍，因為這樣容易忘，下面我來和大家分析為什么是這樣，知道為什么才能記得更久）。

舉個栗子

結果：

我們分析一下：

int 4字節(jié)、char 1字節(jié)、double 8字節(jié)，按理說應該是13字節(jié)對吧。

分析如下：

int類型占了4個字節(jié)，這個時候char類型因為字節(jié)對齊的原因、他的起始地址是1的整數(shù)倍，所以它可以挨著int類型。但是double，他是8個字節(jié)的，由于字節(jié)對齊的原因、他的起始地址必須是8的倍數(shù)，所以他和char類型之間會差3。但是int、char、double他們是一個結構體的成員，不是分開存儲的。所以char和double之間空的三個字節(jié)因為字節(jié)對齊的原因必須補齊。

再來：

可以先猜測一下結果。

結果如下：

這里大家可以試著推測，只需要記住因為字節(jié)對齊的原因，char起始地址必須是1的整數(shù)倍、int必須是4的整數(shù)倍等等。

三、#pragma pack()的使用

當對內存要求較高的時候，我們不得不拋棄性能。這個時候可以通過#pragma pack(n)來強制結構體成員的對齊方式

#pragma pack(1)

struct st_info

{

char a;

int b;

};

#pragma pack()

<1> #pragma pack(n)中的n用來設定變量以n字節(jié)的方式對齊，可以設定的值包括：1、2、4、8，VC編譯器默認是8。

<2> 若需要強制取消字節(jié)對齊方式，則可使用#pragma pak()取消。

舉個栗子：

示例代碼：

#include <stdio.h>
#include <Windows.h>
#pragma pack(2)
struct stinfo
{
	char   t;
	int    x;
	char   y;
	double m;
};
#pragma pack()
int main()
{
	printf("%d\n", sizeof(stinfo));
 
	while(1);
	return 0;
}

如下：

這里我們讓結構體以2字節(jié)的方式對齊，所以猜想：

char t因為字節(jié)對齊的原因起始地址應該是2的整數(shù)倍，但是他是首地址，不用管。

t = 1個字節(jié)。

int x類型因為pack(2)的原因，起始地址應該是2的整數(shù)倍，所以它和chart的差值應該為2，也就是補1個字節(jié)。

t+1+x = 6個字節(jié)

到這里，t和x已經占有6個字節(jié)。

char y因為pack(2)的原因，他的起始地址應該是2的整數(shù)倍，但是上面六個字節(jié)正好是2的倍數(shù)。

t+1+x+y = 7個字節(jié)

到這里t、x、y三個成員已經占有7個字節(jié)。

double m因為pack(2)的原因，起始地址不得不是2的整數(shù)倍，但是上面7個字節(jié)顯然不對，所以因為字節(jié)對齊的原因，上面t、x、y三個成員需要再補一個字節(jié)，這個時候加上double的8個字節(jié)。

t+1+x+y+1+8 = 16個字節(jié)

結果如下：

猜想正確。

如果我們不強制字節(jié)對齊的話：

char t一個字節(jié)

int x起始地址必須是4的整數(shù)倍，所以t必須補3個字節(jié)

x+t+3 = 8個字節(jié)

char y一個字節(jié)

x+t+3+y = 9個字節(jié)

double m起始地址必須是8的倍數(shù)，所以x+t+y需要補7個字節(jié)。

x+t+3+y+7+8 = 24個字節(jié)

結果如下：

對于pack(1)、pack(4)、pack(8)大家自己嘗試下吧。

總結

通過上面的講解，想必大家應該知道結構體的字節(jié)數(shù)為什么是成員中最寬數(shù)據(jù)類型字節(jié)數(shù)的整數(shù)倍了的，但是還是那句話，不要死記這一點，明白為什么才是重點、才能記得更久。

因為字節(jié)對齊的原因、結構體中成員的起始地址、假設該成員是int類型，那么它的起始地址必須是4的整數(shù)倍，如果是double類型，那么他的起始地址必須是8的整數(shù)倍。當然也可以強制他們的起始地址是一個固定數(shù)字（1、2、4、8）的整數(shù)倍。通過#pragma pack(n)即可。

到此這篇關于C語言結構體字節(jié)對齊的實現(xiàn)深入分析的文章就介紹到這了,更多相關C語言結構體字節(jié)對齊內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！