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柚子快報激活碼778899分享：C語言----字節(jié)對齊

Poshmark時尚達人秀綜合2025-05-11250

柚子快報激活碼778899分享：C語言----字節(jié)對齊

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一：字節(jié)對齊的概念

? ? ? ? 針對字節(jié)對齊，百度百科的解釋如下：

????????字節(jié)對齊是字節(jié)按照一定規(guī)則在空間上排列，字節(jié)(Byte)是計算機信息技術(shù)用于計量存儲容量和傳輸容量的一種計量單位，一個字節(jié)等于8位二進制數(shù)，在UTF-8編碼中，一個英文字符等于一個字節(jié)，字節(jié)按照一定規(guī)則在空間上排列就是字節(jié)對齊。

? ? ? ? 上面就提到按照一定規(guī)則，那規(guī)則是什么，按什么規(guī)則去對齊，帶著這個疑問往下走

二：為什么要字節(jié)對齊

? ? ? ? 我們?yōu)槭裁匆M行字節(jié)對齊，不對齊會有什么后果，在計算機中我們?nèi)魏我粋€動作無非就是保證程序的正確性，提高程序的性能和可靠性。

? ? ? ? 1，平臺的硬要求，必須要字節(jié)對齊

????????某些平臺對特定類型的數(shù)據(jù)只能從特定地址開始存取，而不允許其在內(nèi)存中任意存放。例如，Motorola 68000 處理器不允許16位的字存放在奇地址，否則會觸發(fā)異常，因此在這種架構(gòu)下編程必須保證字節(jié)對齊。

? ? ? ? 2，提高程序的性能

? ? ? ? 字節(jié)對齊如何能提高程序的性能？CPU內(nèi)部有幾個重要的部件決定了CPU一次能處理的字節(jié)和可訪問的內(nèi)存大小。寄存器，ALU和數(shù)據(jù)總線的位數(shù)，這些共同決定了CPU的字長，常見CPU的字長有4位，8位，16位，32位和64位。字長越多，則CPU內(nèi)部硬件規(guī)模和造價越高。如果CPU字長是16位。它的寄存器和總線也是16位。那么它一次處理的數(shù)據(jù)長度就為2字節(jié)。

? ? ? ? 當(dāng)訪問一個變量時，當(dāng)該變量的地址為偶地址(即字變量的低字節(jié)在偶地址單元，高字節(jié)在奇地址單元)，則需要一個總線周期訪問該字變量；如果該字變量的地址為奇地址(即字變量的低字節(jié)在奇地址單元，高字節(jié)在偶地址單元)，則需要用兩個連續(xù)的總線周期才能訪問該字變量，每個周期訪問一個字節(jié)。

? ? ? ? 字節(jié)對齊讓CPU讀取數(shù)據(jù)的效果高了，這就解釋了為什么字節(jié)對齊能提高程序的性能。

? ? ? ? 3，節(jié)省程序的內(nèi)存

? ? ? ? 下面我們以一個實際的例子來看看字節(jié)對齊如何節(jié)省內(nèi)存

#include

struct byte1

{

char a;

int b;

short c;

};

struct byte2

{

char a;

short c;

int b;

};

int main()

{

// please write your code here

printf("struct byte1 size:%d\n",sizeof(struct byte1));

printf("struct byte2 size:%d\n",sizeof(struct byte2));

}

?可以看到，同樣是存儲一個char，一個int，一個short，結(jié)構(gòu)體中順序不一樣，結(jié)構(gòu)體的所占的空間也不一樣。之所以出現(xiàn)上述結(jié)果，就是因為編譯器要對數(shù)據(jù)成員在空間上進行對齊

三：字節(jié)對齊規(guī)則

1，基本類型對齊規(guī)則

基本類型包括char、int、float、double、short、long等基本數(shù)據(jù)類型。CPU位數(shù)不同所占的字節(jié)數(shù)也不一樣，如下圖所示

?????????對齊要求：起始地址為其長度的整數(shù)倍即可。如，int類型的變量起始地址要求為4的整數(shù)倍，char類型的變量只占一個字節(jié)，那起始地址放哪都行。

2，結(jié)構(gòu)體對齊規(guī)則

1>每個數(shù)據(jù)成員的起始位置必須是自身大小的整數(shù)倍；?

2>結(jié)構(gòu)體總大小必須是結(jié)構(gòu)體成員中最大的對齊模數(shù)的整數(shù)倍；

3>?結(jié)構(gòu)體包含數(shù)組時，按單個類型對齊方式；

4>共用體union取成員的最大內(nèi)存，但包含在結(jié)構(gòu)體內(nèi)時，按union內(nèi)部最大類型字節(jié)數(shù)的整數(shù)倍開始存儲；

struct byte1

{

char a;

int b;

short c;

};

結(jié)構(gòu)體大?。?2 解釋：char占一個字節(jié)，int占四個字節(jié)，由于int的起始地址要在4的倍數(shù)上，char后邊補齊3個字節(jié)，shor占兩個字節(jié)，但是整個結(jié)構(gòu)體大小要是最大的對齊模數(shù)的整數(shù)倍，即4的倍數(shù)，所以補兩個字節(jié)，一共12個字節(jié)

struct byte2

{

char a;

short c;

int b;

};

結(jié)構(gòu)體大?。?

解釋：char占一個字節(jié)，short占兩個字節(jié)，由于short的起始地址要在2的倍數(shù)上，char后邊補齊1個字節(jié)，int占四個字節(jié)，剛好在4的倍數(shù)上，所以總共8個字節(jié)

那結(jié)構(gòu)體里嵌套結(jié)構(gòu)體呢？

結(jié)構(gòu)體包含另一個結(jié)構(gòu)體成員，則被包含的結(jié)構(gòu)體成員要從其原始結(jié)構(gòu)體內(nèi)部的最大對齊模數(shù)的整數(shù)倍地址開始存儲（比如struct a里含有struct b，b中有char、double 、int?元素，那么b應(yīng)該從8（double）的整數(shù)倍開始存儲）

結(jié)構(gòu)體嵌套共同體

結(jié)構(gòu)體包含共用體成員，則該共用體成員要從其原始共用體內(nèi)部成員中的最大對齊模數(shù)的整數(shù)倍地址開始存儲

結(jié)構(gòu)體最后包含0數(shù)組

struct byte2

{

char a;

short c;

int b;

double d[0];

};

結(jié)構(gòu)體最后包含0數(shù)組，那0數(shù)組占空間嗎？長度為0的數(shù)組的主要用途是為了滿足需要可變長度的結(jié)構(gòu)體，具體用法是在一個結(jié)構(gòu)體的最后，申明一個長度為0的數(shù)組，就可以使得這個結(jié)構(gòu)體是可變長的。對于編譯器來說，此時長度為0的數(shù)組并不占用空間，因為數(shù)組名本身不占空間，它只是一個偏移量，數(shù)組名這個符號本身代表了一個不可修改的地址常量。

3，共同體對齊規(guī)則

共同體的內(nèi)存除了取最大成員內(nèi)存外，還要保證是所有成員類型size的最小公倍數(shù)。

union byte3

{

char a;

short c[5];

int b;

};

?共同體byte3中最大成員就是short c[5]，占10個字節(jié)，由于要保證是所有成員類型size的最小公倍數(shù)，即4個倍數(shù)，所以是12

4，存在#pragma pack宏的對齊規(guī)則

#pragma pack（n）//編譯器將按照n個字節(jié)對齊

#pragma pack（）//取消自定義字節(jié)對齊方式

******對齊規(guī)則******

結(jié)構(gòu)體、聯(lián)合、類的結(jié)構(gòu)成員，第一個放在偏移為0的地方，以后每個數(shù)據(jù)成員的對齊，按照#pragma pack指定的數(shù)值和自身對齊模數(shù)中最小的那個。

結(jié)構(gòu)體的大小是#pragma pack指定的數(shù)值的整數(shù)倍。

#pragma pack(4)

typedef struct

{

int age;

char name[0];

double a;

} Person;

#pragma pack();//結(jié)束#pragma pack(4)對齊。如果沒有結(jié)束，aa也按照#pragma pack(4)對齊

typedef struct

{

double age;

Person k;

} aa;

int m=sizeof(Person); // m=12，按照4字節(jié)對齊

int n=sizeof(aa); // n=24, 按照8字節(jié)對齊按照#pragma pack(4)對齊的話，n=20

5，位域字節(jié)對齊規(guī)則

“位域”是把一個字節(jié)中的二進位劃分為幾個不同的區(qū)域，并說明每個區(qū)域的位數(shù)。使用位域的主要目的是壓縮存儲。

位域列表的形式為：?類型說明符位域名：位域長度（單位：位 bite）

如：struct bs ? ? ? { ? ? ? ? ? ?int a:8; ? ? ? ? ? ?int b:2; ? ? ? ? ? ?int c:6; ? ? ? ?} data; 其中位域a占8位，位域b占2位，位域c占6位。

位域說明：

1.?一個位域必須存儲在同一個字節(jié)中，不能跨兩個字節(jié)。如一個字節(jié)所?？臻g不夠存放另一位域時，應(yīng)從下一單元起存放該位域。

2. 由于位域不允許跨兩個字節(jié)，因此位域的長度不能大于一個字節(jié)（8位）的長度，也就是說不能超過8位二進位。 3. 位域可以無位域名，這時它只用來作填充或調(diào)整位置。無名的位域是不能使用的。例如：?int :2 ?

位域?qū)R規(guī)則

1) 如果相鄰位域字段的類型相同，且其位寬之和小于類型的sizeof大小，則后面的字段將緊鄰前一個字段存儲，直到不能容納為止；

2) 如果相鄰位域字段的類型相同，但其位寬之和大于類型的sizeof大小，則后面的字段將從新的存儲單元開始，其偏移量為其類型大小的整數(shù)倍；

3) 如果相鄰的位域字段的類型不同，從新的存儲單元開始，偏移量為其類型大小的整數(shù)倍，即不壓縮；（各編譯器的具體實現(xiàn)有差異，VC6采取不壓縮方式，Dev-??

? ? ?C++采取壓縮方式）

4) 如果位域字段之間穿插著非位域字段，則不進行壓縮；

5)?整個結(jié)構(gòu)體的總大小為最寬基本類型成員大小的整數(shù)倍。

例題：

（1）typedef?struct??AA { ???????unsigned?int?b1:5; ???????unsigned?int?b2:5; ???????unsigned?int?b3:5; ???????unsigned?int?b4:5; ???????unsigned?int?b5:5; }AA;

sizeof(AA)= 4?

【解析】參考規(guī)則 1)。由于相鄰成員類型相同，unsigned?int為 4 個字節(jié)，b1占5位，b2加上b1的位數(shù)之和為10位，不超過4字節(jié)，因此b2接著b1繼續(xù)存儲；

? ? ? 同理b3、b4、b5的類型相同，位數(shù)之和不超過4字節(jié)，因此接著b2繼續(xù)存儲，總位數(shù)為25位。

? ? ? 由于結(jié)構(gòu)體的大小是最寬類型成員的整數(shù)倍，因此25位之后的補0，直到補滿4字節(jié)。

（2）typedef?struct??AA { ???????unsigned?int?b1:5; ???????unsigned?int?b2:5; ???????unsigned?int?b3:5; ???????unsigned?int?b4:5; ???????unsigned?int?b5:5; ???????unsigned?int?b6:5; ???????unsigned?int?b7:5; }AA; ? ?sizeof(AA)= 8?

【解析】參考規(guī)則 1) 和規(guī)則 2) 。由于相鄰成員類型相同，unsigned?int為 4 個字節(jié)（32位），當(dāng)存儲到 b7 時，b7和b6之前的位數(shù)相加超過4字節(jié)，

因此b7從新的存儲單元開始存儲。

即b1~b6?存儲在第0~29位，第30、31位補0，b7從下一個 4字節(jié)存儲單元開始存儲5位，剩下的補0。

?（3）struct test1

{

char a:1;

char :2;

long b:3;

char c:2;

};

?sizeof(test1)= 12

【解析】　