关于结构体的内存对齐

作者：冯利美,讲师。

内存是以字节为单位编号，但一些硬件平台对某些特定类型的数据只能从某些特定地址开始，比如从偶地址开始。若不按照适合其平台的要求对数据存放进行对齐，会影响到效率。因此，在内存中，各类型的数据是按照一定的规则在内存中存放的，这就是本文要研究的对齐问题。

本文以gcc version 4.4.5，32位x86环境为例，来分析结构体中各成员如何进行对齐。

我们要注意两个方面：1）结构体成员变量对存放的起始地址有要求。2）结构体变量占用的总长度也有要求。

结构体对齐规则如下：

数据成员最终的存放地址：对齐在自身类型长度和pragma pack(value)指定值中较小的值上。

结构体的总长度：对齐在成员类型长度最大的值和pragma pack(value)指定值中较小的值上。

所谓“对齐在N上”，指定是“存放起始地址%N=0”

看下面几个例子：

例1：

分析：此程序的测试环境，相当于pragma pack（4），

a 成员的起始地址是0xbfe8ff18,

char类型长度1，pragma pack(4)，取小的1， 0xbfe8ff18%1=0，符合规则。

b成员，short类型长度2，pragma pack(4)，取小的2，若存在地址0xbfe8ff19，则0xbfe8ff19%2余数为1，不是0，所以只能空出一个字节，在0xbfe8ff1a地址存放。

c成员，int类型长度4，pragma pack(4)，取小的4，若存在地址0xbfe8ff1a+2,即0xbfe8ff1c处，则0xbfe8ff1c%4余数为0，符合规则。

这样整个结构体，占用了内存的0xbfe8ff18~0xbfe8ff1f, 共8个字节。结构体的总长度是要求“对齐在成员类型长度最大的值和pragma pack(value)指定值中较小的值上。”这里是要求能被4除尽，8符合要求，所以sizeof(struct F)是8.

例2：

a成员的起始地址是0xbfe8ff18,

char类型长度1，pragma pack(4)，取小的1， 0xbfbb41a8%1=0。

b成员，int类型长度4，pragma pack(2)，取小的2，若存在地址0xbfbb41a9，则0xbfbb41a9%2余数为1，不是0，所以只能空出一个字节，在0xbfbb41aa地址存放。

c成员，short类型长度2，pragma pack(2)，取小的2，若存在地址0xbfbb41aa +4,即0xbfbb41ae处，则0xbfbb41ae %4余数为0，符合规则。这样整个结构体，占用了内存的0xbfbb41a8~0xbfbb41af, 共8个字节。结构体的总长度是要求“对齐在成员类型长度最大的值和pragma pack(value)指定值中较小的值上。”这里是要求能被2除尽，8符合要求，所以sizeof(struct F)是8.

例3：

具体的分析，不再重复，读者可以和上面的例子做个比较，有了pragma pack(4)后，结构体的总长度，为12，不再是8。