struct的成员对齐问题－结构体实际大小问题

struct的成员对齐

1 自然对界

struct 是一种复合数据类型，其构成元素既可以是基本数据类型（如int、long、float 等）的变量，也可以是一些复合数据类型（如array、struct、union 等）的数据单元。对于结构体，编译器会自动进行成员变量的对齐，以提高运算效率。缺省情况下，编译器为结构体的每个成员按其自然对界（natural 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，第一个成员的地址和整个结构的地址相同。

自然对界(natural alignment)即默认对齐方式，是指按结构体的成员中size 最大的成员对齐。注：这里的最大指整形数据，实型，结构体成员不在此例。见后面实例程序。

例如：

struct naturalalign

{

char a;

short b;

char c;

};

在上述结构体中，size 最大的是short，其长度为2 字节，因而结构体中的char 成员a、c 都以2 为单位对齐，sizeof(naturalalign)的结果等于6；

如果改为：

struct naturalalign

{

char a;

int b;

char c;

};

其结果显然为12。

再来看如下代码：

typedef union {long i; int k[5]; char c;} DATE;

struct data { int cat;  double dog;} too;

struct data2 { char cat; int dag;} tt;

struct data3 { char cat; double dag;} ;

struct data4 { char cat; DATE dag;} ;

struct data5 { char cat; unsigned short int dag;};

struct data6 { int cat; unsigned short int dag;};

struct data7 { char cat; char *dag;};

struct data8 { char cat; unsigned short int dag;int a;};

struct data9 { char cat; int a;unsigned short int x;};

struct data10 { int cat; unsigned short int dag;char a;};

void main(void)

{

  DATE max;

  printf("%d\n",sizeof(struct data));//输出12,其中双精度实型为8字节，是按四个字节对齐，估整型也按4字节对齐

  printf("%d\n",sizeof(struct data2));//输出8,其中整型为4字节，按四个字节对齐，字符型按4字节对齐

  printf("%d\n",sizeof(struct data3));//输出12,其中双精度实型为8字节，按四个字节对齐，字符型按4字节对齐

  printf("%d\n",sizeof(struct data4));//输出24,其中联合体为20字节，按四个字节对齐，字符型按4字节对齐

  printf("%d\n",sizeof(struct data5));//输出4,其中短整型为2字节，按2个字节对齐，字符型按2字节对齐

  printf("%d\n",sizeof(struct data6));//输出8,其中整型为4字节，按四个字节对齐，短整型按4字节对齐

  printf("%d\n",sizeof(struct data7));//输出8,其中所有指针在内存均占4字节，按四个字节对齐，估短整型按4字节对齐

  printf("%d\n",sizeof(struct data8));//输出8,为保证a按四个字节对齐，前面必须也是四字节对齐，dag刚好为2字节，估char后必须留出1字节的空间，这样就是8字节。

printf("%d\n",sizeof(struct data9));//输出12,为保证num按四个字节对齐，char后必须留出3字节的空间；同时为保证整个结构的自然对齐（这里是4字节对齐），在x后还要补齐2个字节，这样就是12字节。
printf("%d\n",sizeof(struct data10));//输出8,

  printf("%d\n",sizeof(struct data)+sizeof(max));//输出32,其中联合体为20字节，sizeof(struct data)为12字节

}

2 指定对界

一般地，可以通过下面的方法来改变缺省的对界条件：

· 使用伪指令#pragma pack (n)，编译器将按照n 个字节对齐；

· 使用伪指令#pragma pack ()，取消自定义字节对齐方式。

注意：如果#pragma pack (n)中指定的n 大于结构体中最大成员的size，则其不起作用，结构体

仍然按照size 最大的成员进行对界。

例如：

#pragma pack (n)

struct naturalalign

{

char a;

int b;

char c;

};

#pragma pack ()

当n 为4、8、16 时，其对齐方式均一样，sizeof(naturalalign)的结果都等于12。而当n 为2

时，其发挥了作用，使得sizeof(naturalalign)的结果为6。