c语言中的字节对齐

在缺省情况下，C编译器为每一个变量或是数据单元按其自然对界条件分配空间。

在结构中，编译器为结构的每个成员按其自然对界（alignment）条件分配空间。各个成员按照它们被声明的顺序在内存中顺序存储（成员之间可能有插入的空字节），第一个成员的地址和整个结构的地址相同。

C编译器缺省的结构成员自然对界条件为“N字节对齐”，N即该成员数据类型的长度。如int型成员的自然对界条件为4字节对齐，而double类型的结构成员的自然对界条件为8字节对齐。若该成员的起始偏移不位于该成员的“默认自然对界条件”上，则在前一个节面后面添加适当个数的空字节。

C编译器缺省的结构整体的自然对界条件为：该结构所有成员中要求的最大自然对界条件。若结构体各成员长度之和不为“结构整体自然对界条件的整数倍，则在最后一个成员后填充空字节。

struct Test
{ 
char x1; // 成员x1为char型(其起始地址必须1字节对界)，其偏移地址为0
char x2; // 成员x2为char型(其起始地址必须1字节对界，其偏移地址为1
float x3; // 成员x3为float型(其起始地址必须4字节对界)，编译器在x2和x3之间填充了两个空字节，其偏移地址为4
char x4; // 成员x4为char型(其起始地址必须1字节对界)，其偏移地址为8
};

因为Test结构体中，最大的成员为flaot x3，因些此结构体的自然对界条件为4字节对齐。则结构体长度就为12字节，内存布局为1100 1111 1000。

#include //#pragma pack(2)typedef struct
{
  int aa1; //4个字节对齐 1111  char bb1;//1个字节对齐 1  short cc1;//2个字节对齐 011  char dd1; //1个字节对齐 1  } testlength1;
int length1 = sizeof(testlength1); //4个字节对齐，占用字节1111 1011 1000,length = 12
typedef struct
{
  char bb2;//1个字节对齐 1  int aa2; //4个字节对齐 01111  short cc2;//2个字节对齐 11  char dd2; //1个字节对齐 1  } testlength2;
int length2 = sizeof(testlength2); //4个字节对齐，占用字节1011  1111 1000,length = 12

typedef struct
{
  char bb3; //1个字节对齐 1  char dd3; //1个字节对齐 1  int aa3; //4个字节对齐 001111  short cc23//2个字节对齐 11
  } testlength3;
int length3 = sizeof(testlength3); //4个字节对齐，占用字节1100 1111 1100,length = 12

typedef struct
{
  char bb4; //1个字节对齐 1  char dd4; //1个字节对齐 1  short cc4;//2个字节对齐 11  int aa4; //4个字节对齐 1111  } testlength4;
int length4 = sizeof(testlength4); //4个字节对齐，占用字节1111 1111,length = 8int main(void)
{
  printf("length1 = %d.n",length1);
  printf("length2 = %d.n",length2);
  printf("length3 = %d.n",length3);
  printf("length4 = %d.n",length4);
  return 0;
}

对齐规则为：

1、数据成员对齐规则：结构(struct)(或联合(union))的数据成员，第一个数据成员放在offset为0的地方，以后每个数据成员的对齐按照#pragma pack指定的数值和这个数据成员自身长度中，比较小的那个进行。

2、结构(或联合)的整体对齐规则：在数据成员完成各自对齐之后，结构(或联合)本身也要进行对齐，对齐将按照#pragma pack指定的数值和结构(或联合)最大数据成员长度中，比较小的那个进行。

结合1、2推断：当#pragma pack的n值等于或超过所有数据成员长度的时候，这个n值的大小将不产生任何效果。

因此，当使用伪指令#pragma pack (2)时，Test结构体的大小为8，内存布局为11 11 11 10。

审核编辑：汤梓红