C语言结构体内存对齐

简介: C语言结构体内存对齐


一、结构体内存对齐问题

如下的info_s结构体类型,包含一个int型成员age, 一个char型成员gender, 一个int型成员id。

单从数据成员的大小进行分析,整个结构体的大小应为9字节。

#include <stdio.h>
typedef struct info_s {
  int age;
  char gender;
  int id;
}info_s; 
int main(){
  info_s info = {
    .age = 10 ,
    .gender = 0,
    .id = 555
  };
  printf("size: %d\r\n",sizeof(info));
  return 0;
}

实际运行结果,表明结构体的实际大小为12字节。

这样会带来如下的问题:

一段流式的内容,包含的是info_s类型的信息( 代码中的info_stream ), 直接通过强制类型转换的方式就无法正常解析。

#include <stdio.h>
typedef struct info_s {
  int age;
  char gender;
  int id;
}info_s; 
int main(){
  char info_stream[9] = {0};
  *((int *)info_stream) = 10;
  *((char *)(info_stream + sizeof(int))) = 1;
  *((int *)(info_stream + sizeof(int) + sizeof(char))) = 555;
  
  info_s * p_info = (info_s*)info_stream;
  
  printf("age: %d\r\ngender: %d\r\nid: %d\r\n",p_info->age,p_info->gender,p_info->id);
  
  return 0;
}

id字段的解析是不正常的。

二、查看结构体成员起始位置

利用宏offsetof可以查看成员的起始位置相较于结构体起始位置的偏移量。

包含在头文件<stddef.h>中。

#include <stdio.h>
#include <stddef.h>
typedef struct info_s {
  int age;
  char gender;
  int id;
}info_s; 
int main(){
  info_s info ;
  
  printf("age idx: %d\r\n",offsetof(info_s,age));       //第一个参数是结构体类型,第二个参数是成员
  printf("gender idx: %d\r\n",offsetof(info_s,gender)); //对struct info_s,进行了重命名,所以直接写info_s
  printf("id idx: %d\r\n",offsetof(struct info_s,id));  //没有重命名就写struct info_s
  
  return 0;
}

可以看到id成员是从相对于头部位置,地址为8的位置开始的。

三、设置内存对齐方式

通过#pragma pack(n)命令可以设置变量的内存对齐方式

#include <stdio.h>
#pragma pack(1)
typedef struct info_s {
  int age;
  char gender;
  int id;
}info_s; 
int main(){
  info_s info  = {
    .age = 10 ,
    .gender = 0,
    .id = 555
  } ;
  
  printf("size: %d\r\n",sizeof(info));
  
  return 0;
}

设置按照1字节对齐后,得到了结构体的大小为9个字节。

#include <stdio.h>
#pragma pack(1)
typedef struct info_s {
  int age;
  char gender;
  int id;
}info_s; 
int main(){
  char info_stream[9] = {0};
  *((int *)info_stream) = 10;
  *((char *)(info_stream + sizeof(int))) = 1;
  *((int *)(info_stream + sizeof(int) + sizeof(char))) = 555;
  
  info_s * p_info = (info_s*)info_stream;
  
  printf("age: %d\r\ngender: %d\r\nid: %d\r\n",p_info->age,p_info->gender,p_info->id);
  
  return 0;
}

数据解析也正确。

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