struct底层内存分配原则

Bertha 。 2022-05-24 03:55 150阅读 0赞

有人给对齐原则做过总结，具体在哪里看到现在已记不起来，这里引用一下前人的经验（在没有#pragma pack宏的情况下）：
    
        原则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，以后每个数据成员存储的起始位置要从该成员大小的整数倍开始（比如int在32位机为4字节，则要从4的整数倍地址开始存储）。
    
        原则2、结构体作为成员：如果一个结构里有某些结构体成员，则结构体成员要从其内部最大元素大小的整数倍地址开始存储。（struct a里存有struct b，b里有char，int，double等元素，那b应该从8的整数倍开始存储。）
    
        原则3、收尾工作：结构体的总大小，也就是sizeof的结果，必须是其内部最大成员的整数倍，不足的要补齐。
    
        这三个原则具体怎样理解呢？我们看下面几个例子，通过实例来加深理解。
    
        例1：struct {
      
                     short a1;
                     short a2;
                     short a3;
                     }A;
    
    struct{
      
                     long a1;
                     short a2;
                     }B;
    
              sizeof(A) = 6; 这个很好理解，三个short都为2。
    
              sizeof(B) = 8; 这个比是不是比预想的大2个字节？long为4，short为2，整个为8，因为原则3。
    
        例2：struct A{
      
                      int a;
                      char b;
                      short c;
                      };
    
    struct B{
      
                      char b;
                      int a;
                      short c;
                      };
    
           sizeof(A) = 8; int为4，char为1，short为2，这里用到了原则1和原则3。
    
           sizeof(B) = 12; 是否超出预想范围？char为1，int为4，short为2，怎么会是12？还是原则1和原则3。
    
       深究一下，为什么是这样，我们可以看看内存里的布局情况。
    
                     a         b         c
       A的内存布局：1111,     1*,       11
    
                     b          a        c
       B的内存布局：1***,     1111,   11**
    
       其中星号*表示填充的字节。A中，b后面为何要补充一个字节？因为c为short，其起始位置要为2的倍数，就是原则1。c的后面没有补充，因为b和c正好占用4个字节，整个A占用空间为4的倍数，也就是最大成员int类型的倍数，所以不用补充。
    
       B中，b是char为1，b后面补充了3个字节，因为a是int为4，根据原则1，起始位置要为4的倍数，所以b后面要补充3个字节。c后面补充两个字节，根据原则3，整个B占用空间要为4的倍数，c后面不补充，整个B的空间为10，不符，所以要补充2个字节。
    
       再看一个结构中含有结构成员的例子：
    
           例3：struct A{
      
                         int a;
                         double b;
                         float c;
                        };
    
                    struct B{
      
                         char e[2];
                         int f;
                         double g;
                         short h;
                         struct A i;
                        };
    
           sizeof(A) = 24; 这个比较好理解，int为4，double为8，float为4，总长为8的倍数，补齐，所以整个A为24。
    
           sizeof(B) = 48; 看看B的内存布局。
    
                                     e         f             g                h                                    i 
        B的内存布局：11* *,   1111,   11111111, 11 * * * * * *,        1111* * * *, 11111111, 1111 * * * *
    
        i其实就是A的内存布局。i的起始位置要为8的倍数，所以h后面要补齐。把B的内存布局弄清楚，有关结构体的对齐方式基本就算掌握了。