C语言结构体内存对齐

简介: 结构体类型的声明结构体自引用结构体变量的定义和初始化结构体内存对齐结构体传参

结构体

结构体的声明

结构体是一些值集合的,里面可以包括char,int,double等等的各种类型构成的一个新的类型,也就是说相当于自己基于C语言本身给出的类型自己把它组成一个集合。

它的声明格式如下:


struct 类型名{
  元素1;
  元素2;
  .....
};
``
例如描述一个学生
```cpp
struct  stu
{
  char name[20];//名字
  int age;//年龄
  char ID[20];//学号
};

结构体的自引用

我们知道结构体里面可以包括char,int ,double等等类型,那么通过上面我们讲的结构体它也是一种类型。只不过是我们自己定义的一种类型,那么我们可以在结构体里面定义一个结构体吗?


struct  stu
{
  char name[20];//名字
  int age;//年龄
  char ID[20];//学号
  struct stu next;
};

这里我们可以知道直接定义是不行的。

那么正确的自引用方式是下面这个

struct  stu
{
  char name[20];//名字
  int age;//年龄
  char ID[20];//学号
  struct stu *next;
};

这里在C语言后期链表期间给大家详细讲解


结构体变量的定义和初始化

struct  stu
{
  char name[20];//名字
  int age;//年龄
  char ID[20];//学号
}s1,s2;     //直接在结构体类型声明后直接定义
struct stu s1, s2;    //定义结构体
  struct stu s3 = { "张三",18,2022001 };//定义后直接初始化
  struct nau
  {
    int num;//号数
    char name[20];//名字
  } a1={18,"李四"};//直接在结构体类型声明后直接定义并初始化
  struct cmp
  {
    int i;
    struct nau;//结构体嵌套初始化
  }p1 = { 1,{18,"丽子"} };

结构体内存对齐

基本了解结构体的内容之后,我们就要计算结构体的大小了。

这也是一个特别热门的考点:

那么我们直接上几道练习


#include<stdio.h>
struct s
{
  char i;
  char j;
  int a;
}s1;
struct c
{
  char b;
  int b1;
  char b2;
}s2;
int main()
{
  printf("%d\n", sizeof(s1));//大小是多少呢? 
  printf("%d\n", sizeof(s2));//大小是多少呢?
  return 0;
}

如何计算?

首先得掌握结构体的对齐规则:

第一个成员在与结构体变量偏移量为0的地址处。

其他成员变量要对齐到某个数字(对齐数)的整数倍的地址处。

对齐数 = 编译器默认的一个对齐数 与 该成员大小的较小值。

VS中默认的值为8

结构体总大小为最大对齐数(每个成员变量都有一个对齐数)的整数倍。

如果嵌套了结构体的情况,嵌套的结构体对齐到自己的最大对齐数的整数倍处,结构体的整 体大小就 是所有最大对齐数(含嵌套结构体的对齐数)的整数倍。


为什么存在内存对齐?

平台原因(移植原因):

不是所有的硬件平台都能访问任意地址上的任意数据的;某些硬件平台只能在某些地址处取某些特定类型的数据,否则抛出硬件异常。

性能原因:

数据结构(尤其是栈)应该尽可能地在自然边界上对齐。原因在于,为了访问未对齐的内存,处理器需要作两次内存访问;而对齐的内存访问仅需要一次访问。

简单来说就是用空间换取时间

967d9274076447fba4d24c16027141bf.png

那在设计结构体的时候,我们既要满足对齐,又要节省空间,我们要 让占用空间小的成员尽量集中在一起

struct S3
{
 double d;  //练习1
 char c;
 int i;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S3));
//练习2-结构体嵌套问题
struct S4
{
 char c1;
 struct S3 s3;
 double d;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S4));

上面s3的大小是16

s4的大小是32


结构体传参

详细请见结构体详解

对于结构体详解,后期会出改良优化过后的版本


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