C语言结构体对齐原理与实例解析

"C语言结构体对齐的基本原则与实例解析" C语言中的结构体对齐是一种内存优化策略，它涉及到如何在内存中有效地存储结构体成员。结构体对齐的目的是确保数据读取和写入的效率，避免不必要的内存访问开销。在面试中，理解和掌握结构体对齐是评估程序员基本功的重要方面。 1. 数据成员对齐规则 这个原则指出，结构体的第一个数据成员存储在偏移量为0的位置，之后的每个成员会从其自身大小的整数倍地址开始。例如，对于一个int类型的成员，它会在4字节的边界上开始存储，因为在大多数平台上，int的大小是4字节。 2. 结构体作为成员 当结构体中包含其他结构体成员时，这些子结构体会从它们内部最大元素大小的整数倍地址开始存储。这有助于确保子结构体的整体对齐。例如，如果struct B包含在struct A中，且B中有double类型（通常为8字节），那么B将在8字节的边界上开始。 3. 收尾工作 结构体的总大小必须是其内部最大成员大小的整数倍。如果不足，编译器会在结构体末尾添加填充字节以满足这一要求。这是为了确保在访问结构体时能按照对齐规则高效地读写数据。 通过两个实例来进一步解释： 例1： ```c struct A { short a1; short a2; short a3; }; struct B { long a1; short a2; }; ``` sizeof(A) = 6，因为每个short是2字节，且满足对齐规则。而sizeof(B) = 8，即使long（4字节）和short（2字节）加起来只有6字节，但是根据原则3，结构体的大小必须是4字节的整数倍，因此增加了2个字节的填充。 例2： ```c struct A { int a; char b; short c; }; struct B { char b; int a; short c; }; ``` 对于struct A，sizeof(A) = 8，因为int在前面，所以整个结构体需要按照int的大小（4字节）对齐，char和short分别在4字节的边界上。而struct B的sizeof(B) = 12，尽管总大小为7字节，但由于需要满足int的对齐规则，所以在int之后填充了5个字节以达到12字节的总大小。 理解结构体对齐的原理和规则对于编写高效且跨平台兼容的C代码至关重要，特别是在处理大量数据结构时。在实际编程中，可以通过`#pragma pack`指令来调整结构体的对齐策略，但这可能会对性能产生影响，因此应谨慎使用。