前言

本教程可能會(huì)用到一點(diǎn)匯編的知識(shí)，看不懂沒關(guān)系，知道是那個(gè)意思就行了。使用的工具是vs2010。

一、什么是字節(jié)對(duì)齊

字節(jié)對(duì)齊是字節(jié)按照一定規(guī)則在空間上排列。

現(xiàn)代計(jì)算機(jī)中內(nèi)存空間都是按照byte劃分的，從理論上講似乎對(duì)任何類型的變量的訪問可以從任何地址開始，但實(shí)際情況是在訪問特定類型變量的時(shí)候經(jīng)常在特 定的內(nèi)存地址訪問，這就需要各種類型數(shù)據(jù)按照一定的規(guī)則在空間上排列，而不是順序的一個(gè)接一個(gè)的排放，這就是對(duì)齊。

在我們之前寫程序的時(shí)候可能會(huì)發(fā)現(xiàn)有的時(shí)候你定義的變量是一個(gè)字節(jié)，但是他在內(nèi)存中依然按照四個(gè)字節(jié)給你存儲(chǔ)，因?yàn)樵?2為系統(tǒng)中，4字節(jié)對(duì)齊執(zhí)行效率是最快的。這就是一種犧牲內(nèi)存換取性能的方案。

舉個(gè)栗子

我們知道，全局變量在在內(nèi)存中是有一個(gè)固定的地址的，如果不重新編譯的話，這個(gè)地址是不會(huì)改變的。所以我們拿全局變量舉例。

如下，我們定義兩個(gè)全局變量：

一個(gè)是char(單字節(jié))的一個(gè)是int(4字節(jié)的)

然后我們?cè)趍ain函數(shù)中給他們賦值，如下：

然后斷點(diǎn)、F7編譯、F5調(diào)試、ALT+8轉(zhuǎn)到反匯編：

可以看到他們之間差值為4字節(jié)

再次測(cè)試，如下：

反匯編：

差值為2。

因?yàn)樽止?jié)對(duì)齊的原因，int類型的起始地址必須是4的整數(shù)倍，short類型的起始地址也必須是2的倍數(shù)，當(dāng)然char就沒有那么約束了，因?yàn)樗皇且粋€(gè)字節(jié)的。并不是說char類型的變量與int變量的差值是因?yàn)閕nt類型占了四個(gè)字節(jié)所以差值才為4 。

再做測(cè)試，如下：

打亂順序。查看反匯編：

總結(jié)如圖。

再次強(qiáng)掉、因?yàn)樽止?jié)對(duì)齊的原因，變量的起始地址必須是變量字節(jié)大小的整數(shù)倍

二、結(jié)構(gòu)體字節(jié)對(duì)齊

結(jié)構(gòu)體中成員的存儲(chǔ)方式也是按照上面的字節(jié)對(duì)齊方式進(jìn)行存儲(chǔ)的。不過有一點(diǎn)區(qū)別：結(jié)構(gòu)體的起始地址是其最寬數(shù)據(jù)類型的整數(shù)倍（千萬不要死記：結(jié)構(gòu)體寬度就是最寬數(shù)據(jù)類型的整數(shù)倍，因?yàn)檫@樣容易忘，下面我來和大家分析為什么是這樣，知道為什么才能記得更久）。

舉個(gè)栗子

結(jié)果：

我們分析一下：

int 4字節(jié)、char 1字節(jié)、double 8字節(jié)，按理說應(yīng)該是13字節(jié)對(duì)吧。

分析如下：

int類型占了4個(gè)字節(jié)，這個(gè)時(shí)候char類型因?yàn)樽止?jié)對(duì)齊的原因、他的起始地址是1的整數(shù)倍，所以它可以挨著int類型。但是double，他是8個(gè)字節(jié)的，由于字節(jié)對(duì)齊的原因、他的起始地址必須是8的倍數(shù)，所以他和char類型之間會(huì)差3。但是int、char、double他們是一個(gè)結(jié)構(gòu)體的成員，不是分開存儲(chǔ)的。所以char和double之間空的三個(gè)字節(jié)因?yàn)樽止?jié)對(duì)齊的原因必須補(bǔ)齊。

再來：

可以先猜測(cè)一下結(jié)果。

結(jié)果如下：

這里大家可以試著推測(cè)，只需要記住因?yàn)樽止?jié)對(duì)齊的原因，char起始地址必須是1的整數(shù)倍、int必須是4的整數(shù)倍等等。

三、#pragma pack()的使用

當(dāng)對(duì)內(nèi)存要求較高的時(shí)候，我們不得不拋棄性能。這個(gè)時(shí)候可以通過#pragma pack(n)來強(qiáng)制結(jié)構(gòu)體成員的對(duì)齊方式

#pragma pack(1)

struct st_info

{

char a;

int b;

};

#pragma pack()

<1> #pragma pack(n)中的n用來設(shè)定變量以n字節(jié)的方式對(duì)齊，可以設(shè)定的值包括：1、2、4、8，VC編譯器默認(rèn)是8。

<2> 若需要強(qiáng)制取消字節(jié)對(duì)齊方式，則可使用#pragma pak()取消。

舉個(gè)栗子：

示例代碼：

#include <stdio.h>
#include <Windows.h>
#pragma pack(2)
struct stinfo
{
	char   t;
	int    x;
	char   y;
	double m;
};
#pragma pack()
int main()
{
	printf("%d\n", sizeof(stinfo));
 
	while(1);
	return 0;
}

如下：

這里我們讓結(jié)構(gòu)體以2字節(jié)的方式對(duì)齊，所以猜想：

char t因?yàn)樽止?jié)對(duì)齊的原因起始地址應(yīng)該是2的整數(shù)倍，但是他是首地址，不用管。

t = 1個(gè)字節(jié)。

int x類型因?yàn)閜ack(2)的原因，起始地址應(yīng)該是2的整數(shù)倍，所以它和chart的差值應(yīng)該為2，也就是補(bǔ)1個(gè)字節(jié)。

t+1+x = 6個(gè)字節(jié)

到這里，t和x已經(jīng)占有6個(gè)字節(jié)。

char y因?yàn)閜ack(2)的原因，他的起始地址應(yīng)該是2的整數(shù)倍，但是上面六個(gè)字節(jié)正好是2的倍數(shù)。

t+1+x+y = 7個(gè)字節(jié)

到這里t、x、y三個(gè)成員已經(jīng)占有7個(gè)字節(jié)。

double m因?yàn)閜ack(2)的原因，起始地址不得不是2的整數(shù)倍，但是上面7個(gè)字節(jié)顯然不對(duì)，所以因?yàn)樽止?jié)對(duì)齊的原因，上面t、x、y三個(gè)成員需要再補(bǔ)一個(gè)字節(jié)，這個(gè)時(shí)候加上double的8個(gè)字節(jié)。

t+1+x+y+1+8 = 16個(gè)字節(jié)

結(jié)果如下：

猜想正確。

如果我們不強(qiáng)制字節(jié)對(duì)齊的話：

char t一個(gè)字節(jié)

int x起始地址必須是4的整數(shù)倍，所以t必須補(bǔ)3個(gè)字節(jié)

x+t+3 = 8個(gè)字節(jié)

char y一個(gè)字節(jié)

x+t+3+y = 9個(gè)字節(jié)

double m起始地址必須是8的倍數(shù)，所以x+t+y需要補(bǔ)7個(gè)字節(jié)。

x+t+3+y+7+8 = 24個(gè)字節(jié)

結(jié)果如下：

對(duì)于pack(1)、pack(4)、pack(8)大家自己嘗試下吧。

總結(jié)

通過上面的講解，想必大家應(yīng)該知道結(jié)構(gòu)體的字節(jié)數(shù)為什么是成員中最寬數(shù)據(jù)類型字節(jié)數(shù)的整數(shù)倍了的，但是還是那句話，不要死記這一點(diǎn)，明白為什么才是重點(diǎn)、才能記得更久。

因?yàn)樽止?jié)對(duì)齊的原因、結(jié)構(gòu)體中成員的起始地址、假設(shè)該成員是int類型，那么它的起始地址必須是4的整數(shù)倍，如果是double類型，那么他的起始地址必須是8的整數(shù)倍。當(dāng)然也可以強(qiáng)制他們的起始地址是一個(gè)固定數(shù)字（1、2、4、8）的整數(shù)倍。通過#pragma pack(n)即可。

到此這篇關(guān)于C語言結(jié)構(gòu)體字節(jié)對(duì)齊的實(shí)現(xiàn)深入分析的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C語言結(jié)構(gòu)體字節(jié)對(duì)齊內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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