結構體成員對齊等問題

struct的成員對齊

1 自然對界

struct 是一種複合數據類型，其構成元素既可以是基本數據類型（如int、long、float 等）的變量，也可以是一些複合數據類型（如array、struct、union 等）的數據單元。對於結構體，編譯器會自動進行成員變量的對齊，以提高運算效率。缺省情況下，編譯器爲結構體的每個成員按其自然對界（natural alignment）條件分配空間。各個成員按照它們被聲明的順序在內存中順序存儲，第一個成員的地址和整個結構的地址相同。

自然對界(natural alignment)即默認對齊方式，是指按結構體的成員中size 最大的成員對齊。注：這裏的最大指整形數據，實型，結構體成員不在此例。見後面實例程序。

例如：

struct naturalalign

{

char a;

short b;

char c;

};

在上述結構體中，size 最大的是short，其長度爲2 字節，因而結構體中的char 成員a、c 都以2 爲單位對齊，sizeof(naturalalign)的結果等於6；

如果改爲：

struct naturalalign

{

char a;

int b;

char c;

};

其結果顯然爲12。

再來看如下代碼：

typedef union {long i; int k[5]; char c;} DATE;

struct data { int cat;  double dog;} too;

struct data2 { char cat; int dag;} tt;

struct data3 { char cat; double dag;} ;

struct data4 { char cat; DATE dag;} ;

struct data5 { char cat; unsigned short int dag;};

struct data6 { int cat; unsigned short int dag;};

struct data7 { char cat; char *dag;};

struct data8 { char cat; unsigned short int dag;int a;};

struct data9 { char cat; int a;unsigned short int x;};

struct data10 { int cat; unsigned short int dag;char a;};

void main(void)

{

  DATE max;

  printf("%d\n",sizeof(struct data));//輸出12,其中雙精度實型爲8字節，是按四個字節對齊，估整型也按4字節對齊

  printf("%d\n",sizeof(struct data2));//輸出8,其中整型爲4字節，按四個字節對齊，字符型按4字節對齊

  printf("%d\n",sizeof(struct data3));//輸出12,其中雙精度實型爲8字節，按四個字節對齊，字符型按4字節對齊

  printf("%d\n",sizeof(struct data4));//輸出24,其中聯合體爲20字節，按四個字節對齊，字符型按4字節對齊

  printf("%d\n",sizeof(struct data5));//輸出4,其中短整型爲2字節，按2個字節對齊，字符型按2字節對齊

  printf("%d\n",sizeof(struct data6));//輸出8,其中整型爲4字節，按四個字節對齊，短整型按4字節對齊

  printf("%d\n",sizeof(struct data7));//輸出8,其中所有指針在內存均佔4字節，按四個字節對齊，估短整型按4字節對齊

  printf("%d\n",sizeof(struct data8));//輸出8,爲保證a按四個字節對齊，前面必須也是四字節對齊，dag剛好爲2字節，估char後必須留出1字節的空間，這樣就是8字節。

printf("%d\n",sizeof(struct data9));//輸出12,爲保證num按四個字節對齊，char後必須留出3字節的空間；同時爲保證整個結構的自然對齊（這裏是4字節對齊），在x後還要補齊2個字節，這樣就是12字節。
printf("%d\n",sizeof(struct data10));//輸出8,

  printf("%d\n",sizeof(struct data)+sizeof(max));//輸出32,其中聯合體爲20字節，sizeof(struct data)爲12字節

}

2 指定對界

一般地，可以通過下面的方法來改變缺省的對界條件：

· 使用僞指令#pragma pack (n)，編譯器將按照n 個字節對齊；

· 使用僞指令#pragma pack ()，取消自定義字節對齊方式。

注意：如果#pragma pack (n)中指定的n 大於結構體中最大成員的size，則其不起作用，結構體

仍然按照size 最大的成員進行對界。

例如：

#pragma pack (n)

struct naturalalign

{

char a;

int b;

char c;

};

#pragma pack ()

當n 爲4、8、16 時，其對齊方式均一樣，sizeof(naturalalign)的結果都等於12。而當n 爲2

時，其發揮了作用，使得sizeof(naturalalign)的結果爲6