内存对齐计算方法（偏移量）

r囧r小猫 2023-09-25 15:05 113阅读 0赞

![ba0efa564bde4779b6c5d85d1e3e3f4f.jpeg][]

![2b7e3d4cef754a6eb32953107929889a.jpeg][]内存对齐简单来讲就是把一个数据存放到内存中，其内存的地址要与数据自己大小为整数倍。 处理器在执行指令去操作内存中的数据，这些数据通过地址来获取。 当一个数据所在的地址和它的大小对齐的时候，就说这个数据对齐了，否则就是没对齐。

内存对齐是以空间换时间的方法，计算机一次就可以把存储的数据提取出来，极大提高了效率。

首先以结构体为例来阐明是如何计算的。

![2b7e3d4cef754a6eb32953107929889a.jpeg][]**结构体对齐规则：**

1.1

第一个成员的地址在结构体变量偏移量为0的地址处。

1.2

其中对齐数=编译器默认的一个对齐数与该成员大小的较小值。（vs默认为8）

1.3

其他成员变量依次要按照对齐数的整数倍的地址处来存放。

1.4

结构体总体的大小要为最大对齐数的整倍数。（每一个成员变量都有自己的对齐数，与1.3描述的对象不一样）

1.5

如果一个结构体里面包含一个结构体，把其看作一个成员就行（但其整体对齐数不能看作一个对齐数来比是否为最大对齐数）。

**简单看个例子：**

#include <stdio.h>
    struct s1
    {
    	char a;
    	int b;
    	char c;
    };
    struct s2
    {
    	char a;
    	char b;
    	int c;
    };
    struct s3
    {
    	int c;
    	char a;
    	char b;
    };
    int main()
    {
    	struct s1 q = { 0 };
    	struct s2 w = { 0 };
    	struct s3 e = { 0 };
    	printf("%d\n", sizeof(q));
    	printf("%d\n", sizeof(w));
    	printf("%d\n", sizeof(e));
    	return 0;
    }

**结果：**

12
    8
    8
    
    D:\VS\Project4\x64\Debug\Project4.exe (进程 13452)已退出，代码为 0。
    按任意键关闭此窗口. . .

**分析：**

三个结构体其中包含的成员一样，但为什么打印的结果不一样呢？这就用到了内存对齐了。

**先看s1在内存中真实的存储：**

<table style="width:200px;"> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td style="width:2.5px;">&nbsp;</td> 
   <td style="width:196.5px;"><em>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;a</em></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:2.5px;">&nbsp;</td> 
   <td style="width:196.5px;">&nbsp;</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:2.5px;">&nbsp;</td> 
   <td style="width:196.5px;">&nbsp;</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:2.5px;">&nbsp;</td> 
   <td style="width:196.5px;">&nbsp;</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:2.5px;">&nbsp;</td> 
   <td style="width:196.5px;">&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp; b</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:2.5px;">&nbsp;</td> 
   <td style="width:196.5px;">&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; b</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:2.5px;">&nbsp;</td> 
   <td style="width:196.5px;">&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;b</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:2.5px;">&nbsp;</td> 
   <td style="width:196.5px;">&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;b</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:2.5px;">&nbsp;</td> 
   <td style="width:196.5px;">&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;c</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:2.5px;">&nbsp;</td> 
   <td style="width:196.5px;">&nbsp;</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:2.5px;">&nbsp;</td> 
   <td style="width:196.5px;">&nbsp;</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:2.5px;">&nbsp;</td> 
   <td style="width:196.5px;"> <p>12刚好是最大对齐数4的整数倍，所以此处即为完整内存大小。</p> <p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 结束</p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:2.5px;">&nbsp;</td> 
   <td style="width:196.5px;">&nbsp;</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

**注释：**  
1. char类型所占字节为1，比默认对齐数8要小，所以对齐数是1。

2. int类型所占字节为4，比默认对齐数8要小，所以对齐数是4。

3.所以最大对齐数就是4。

4. 而其他成员变量依次要按照对齐数的整数倍的地址处来存放。所以要往下偏移（浪费）3个节大小，再往下就是4，来存放int类型，存完int类型时为8，

5. 再来一个char类型，对齐数为1，所以现在内存大小为9，

6. 此外还要满足是最大对齐数的整数倍，所以还要再偏移（浪费）3个字节大小，即为12。

**于是s2在内存中真实的存储：**

**注释：**

1. 一个char类型，对齐数为1，所以存放在了0地址处，

2. 再来一个char类型，对齐数为1，所以现在内存大小为2，

3. 接下来是int类型，所以要往下偏移2个字节大小，再存放int的4个字节，

4. 现在内存大小为8，刚好是最大内存数4的整数倍。即为8。

5. 同理可得s3在内存中真实的存储情况，有兴趣的小伙伴可自行研究一下哈。

当结构体里面包含一个结构体呢？

**如：**

#include <stdio.h>
    struct s1
    {
    	char a;
        int  b;
    	char c;
    };
    struct s2
    {
    	struct s1 s;
    	char a;
    	char b;
    	int c;
    };
    
    int main()
    {
    	printf("%d\n", sizeof(s2));
    	return 0;
    }

**结果：**

20
    
    D:\VS\Project4\x64\Debug\Project4.exe (进程 9968)已退出，代码为 0。
    按任意键关闭此窗口. . .

**分析：**

1. 先来排结构体s，一个char类型，一个int类型，在一个char类型。最大对齐数是4，所以最后结果是12。

2. 再来一个char类型，对齐数为1，直接在后面存就行，所以现在内存大小为13。

3. 再来一个char类型，内存大小变为14。

4. 因为最大对齐数为 4, 14 不是4的倍数，所以会往后偏移（浪费）2个字节大小，变为16，再来存放int的4个字节，即为20。

此外补充两个知识点：

一：

\#pragma pack （4）

表示设置默认对齐数为4。

\#pragma pack （）

表示取消设置的默认对齐数。

二：

offsetof 可计算偏移量大小。

size\_t offsetof(struct name, nember name);

（成员相当于类型的偏移量）。

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[2b7e3d4cef754a6eb32953107929889a.jpeg]: https://img-blog.csdnimg.cn/2b7e3d4cef754a6eb32953107929889a.jpeg