结构体成员在内存中分配与对齐

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我是靠谱客的博主笑点低大地，最近开发中收集的这篇文章主要介绍结构体成员在内存中分配与对齐，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

对于结构体成员间的对齐在面试中也是比较容易碰上的。我面试时就碰上了，当然了考的不会这么简单，面试官（我现在的同事）是把指针和结构体结合起来考了。我现在就这个问题做下总结。

结构体之间的对齐是有很多种方法的，也是根据你所用的系统位数有关。下面都是以32位系统来讲的，32位系统一般以字对齐，字就是系统位数，32位系统则是32位对齐，也就是4字节（int型）对齐。

讲程序前我还是先来说下为什么要对齐（面试时也问了下这个问题）？说到底还是为了效率，为了cpu的工作效率。举个例子：一个unsigned short （2字节）类型的变量以下面两种方式存储。

非对齐存储：CPU在读取（说明下32位系统有32根地址线，所以CPU每次都读取32位也就是4个字节的数据）数据时，首先读取0x00地址到0x03地址上的4个字节数据，然后分析只有0x03地址上的数据才是CPU想要的，所以保留这个字节的数据。接着读取0x04地址到0x07地址内的4个字节数据，分析可的只有0x04地址上的数据才是CPU想要的，所以保留下。最后把在0x03地址上读取到的数据和在0x04地址上读取到的数据合起来才能得到CPU想要读取的那个unsigned short型数据。

对齐存储：CPU直接读取0x00地址到0x03地址上的4个字节数据，然后分析，保留0x02地址和0x03地址上的2个字节数据，就可以得到CPU想要读取的那个unsigned short型数据。

这样一比较我想大家都能看出来对齐存储对CPU工作效率来说是非常关键的。所以系统默认都设置字对齐，以方便CPU工作。如果是非字对齐（人为的用强转为地址赋值）有的编译器没问题，但有的编译器会直接报错。

下面来看程序，如果当结构体成员中有char型，int型，short型等数据类型时，系统是怎么分配存储地址的。

分析：

第4行的char C1成员地址比较容易分析，因为第5行是个int型数据（4字节存放），所以char C1单独占4个字节的空间；

int I1当然也是占4字节空间；

问题是下面了short ST1 和 char C2怎么分配？short ST1占4字节中的前2个字节，那char C2 占第3个字节呢还是第4个？答案是第3个字节，因为是涉及到自身对齐。所谓自身对齐就是说：存放变量的地址要是该变量数据类型大小的整数倍。如：存放int型数据的地址一定要是4的倍数，存放short型数据的地址一定要是2的倍数。所以存放char C2成员数据的地址就是1个字节对齐，也就是不管怎么存放都是对齐的了；

int I2当然占4个字节地址；

接下来的char C3 和 short ST2根据上面讲到的自身对齐就好判断了。char C3当然是第1个字节存放。short ST3因为要自身对齐，所以从第3个字节（0x00 0x01 0x02 0x03）开始存储了。

答案：

下面就是程序运行结果：（ST2上一行打印的不是C2，应该是C3，打印输出那写错了，见谅！不影响结果）

面试：

下面来说下我那个面试题吧。我就模拟下当时那个面试题吧。

假设：char array[1024] = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,,,,,,,,,}；里面存放的数据就是0~9依次循环。现用上面的结构体定义个结构体指针变量：T *t；并且t = array；也就是说指向array数组。问题是请打印 t+1，t+2 所有结构体成员？

我忘记了是不是这样题目，但可以肯定的是和结构体对齐有关。我当时以为考的就是指针偏移问题，大意了下。做完后同事（当时的面试官）说错了，要字节填充。我才焕然大悟，又做了下，才做对。后来又讨论了下自身对齐问题，以及为什么要字节对齐问题。