【C语言深度解剖】(14)：结构体内存对齐（详细配图讲解）

🤡博客主页：醉竺

🥰本文专栏：《C语言深度解剖》

😻欢迎关注：感谢大家的点赞评论+关注，祝您学有所成！

---

✨✨💜💛想要学习更多C语言深度解剖点击专栏链接查看💛💜✨✨ 

---

目录

1. 结构体内存大小计算（引例） 

2. 结构体内存对齐规则 

2.1：对齐规则1 

2.2：对齐规则2 

2.3：对齐规则3 

 2.4：对齐规则4

3. 实战 

---

上一篇文章中我们学习了结构体的进阶，其中介绍了结构体内存对齐的规则，由于结构体内存对齐需要讲解的篇幅较长，所以这里专门写了一篇文章来讲解。感兴趣的可以先阅读这一篇文章：

《结构体进阶学习》https://blog.csdn.net/weixin_43382136/article/details/138768281

1. 结构体内存大小计算（引例） 

下面实例中结构体的类型你觉得是多大？ (Visual Stdio环境下)

#include <stdio.h>
struct Stu
{char name;int age;
};int main()
{printf("%d", sizeof(struct Stu));return 0;
}

初学结构体的人会认为，结构体类型的大小是其中各变量的大小之和，上述代码中结构体是 5 字节，其实并非如此！下面是运行结果： 8 （字节）

为什么输入结果是8而不是5呢？这与结构体在内存中特殊的存储方式有关，接下来就引出我们本章的主题 《结构体内存对齐》

2. 结构体内存对齐规则 

1. 第一个成员存储在与结构体变量偏移量为0的地址处。

2. 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
• GCC环境下没有默认对齐数，此时结构体成员自身的大小就是对齐数

3. 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。

4. 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。 

上述规则猛的一看会有点懵，什么跟什么啊？请继续往下阅读。

2.1：对齐规则1 

• 第一个结构体成员在与结构体变量偏移量为0的地址处。 

偏移量：结构体变量中第一个成员的地址 相对于首地址的距离。

对齐规则1中偏移量为0，就代表着结构体变量中第一个成员，是从开辟的整个结构体变量空间的首地址开始存储。

这里我们用以下结构体作为一个例子：下面结构体变量的大小为12字节

struct S1
{char c1;int i1;int i2;
};

我们一步步画图来分析 ：

c1 存储位置

2.2：对齐规则2 

• 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

GCC环境下没有默认对齐数，此时结构体成员自身的大小就是对齐数

1. 当前是VS环境下，默认对齐数是8，后面两个成员分别是 int i1, int i2，它们都是4字节，因此在VS环境下，这两个成员变量的对齐数 就是 “4”。

2. 根据规则2，其他成员变量要对齐到 "对齐数"的整数倍地址处，已知后面两个成员 i1 和 i2 对齐数是 4 ，这个规则意味着，i1 和 i2 要从偏移量为 4 的整数倍位置开始存储。具体看下图：

同理 i2 也是从 偏移量为 4 的整数倍位置开始存储，这里由图可知，需要从偏移量为 8 的位置开始存储，如下图所示：

而偏移量为“1,2,3”的空白处则会  

2.3：对齐规则3 

• 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。 

struct S1
{char c1;int i1;int i2;
};

 对于上述的结构体例子，应用到规则3，其实就已经结束了，因为规则4是针对嵌套结构体的。

规则3含义：

1. 当结构体中的最后一个成员被正确存放后，结构体的总大小并非简单地等于从第一个成员（偏移量为0的位置）到最后一个成员最后一个字节的长度。
2. 而是首先判断出所有成员中对齐数中的最大对齐数，c1对齐数是 1，i1 和 i2 对齐数都是 4，因此整个结构体成员中的最大对齐数是 4.
3. 最后，如果 从第一个成员（偏移量为0的位置）到最后一个成员最后一个字节的长度不是 最大对齐数 4 的整数倍，则整个结构体占据的总内存需要从最后一个字节继续延伸，直到整个结构体大小是 4 的整数倍。

上个例子中，最后一个成员 i2 成员存储好之后，最后一个字节的位置已经在 偏移量为 11 的位置处了，此时整个结构体变量的总大小已经是 12 了，12是 最大对齐数 4 的整数倍了，所以无需延伸，上述结构体S1类型的总大小就是12字节。 

 2.4：对齐规则4

• 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，结构体的整体大小是所有最大对齐数（含嵌套结构体的对齐数）的整数倍。  

对齐规则4 其实跟 对齐规则3类似，只不过一个判断成员变量的对齐数，一个是 整个结构体的最大对齐数。

这里我们看一个新的例子：

S2结构体大小为 20 字节

struct S1
{char c;int i1;int i2;
};struct S2
{char a;struct S1 s1;    //嵌套结构体char b;
};

3. 实战 

接下来会再整一个综合的例子，不再做出详细解释，看图分析即可。

S1的内存分布：

a的对齐数是4，b的对齐数是1，d的对齐数是8，因此 S1整个结构体的最大对齐数是8，总体大小为16字节。 

S2的内存分布： 

ch 的对齐数是1，s1 的对齐数是8， i 的对齐数是4，因此S2结构体类型最大对齐数是8.