C編譯器的缺省字節(jié)對齊方式（自然對界）

在缺省情況下，C編譯器為每一個變量或是數(shù)據(jù)單元按其自然對界條件分配空間。

在結(jié)構(gòu)中，編譯器為結(jié)構(gòu)的每個成員按其自然對界（alignment）條件分配空間。各個成員按照它們被聲明的順序在內(nèi)存中順序存儲（成員之間可能有插入的空字節(jié)），第一個成員的地址和整個結(jié)構(gòu)的地址相同。

C編譯器缺省的結(jié)構(gòu)成員自然對界條件為“N字節(jié)對齊”，N即該成員數(shù)據(jù)類型的長度。如int型成員的自然對界條件為4字節(jié)對齊，而double類型的結(jié)構(gòu)成員的自然對界條件為8字節(jié)對齊。若該成員的起始偏移不位于該成員的“默認(rèn)自然對界條件”上，則在前一個節(jié)面后面添加適當(dāng)個數(shù)的空字節(jié)。

C編譯器缺省的結(jié)構(gòu)整體的自然對界條件為：該結(jié)構(gòu)所有成員中要求的最大自然對界條件。若結(jié)構(gòu)體各成員長度之和不為“結(jié)構(gòu)整體自然對界條件的整數(shù)倍，則在最后一個成員后填充空字節(jié)。

例子1（分析結(jié)構(gòu)各成員的默認(rèn)字節(jié)對界條界條件和結(jié)構(gòu)整體的默認(rèn)字節(jié)對界條件）:

因為Test結(jié)構(gòu)體中，最大的成員為flaot x3，因些此結(jié)構(gòu)體的自然對界條件為4字節(jié)對齊。則結(jié)構(gòu)體長度就為12字節(jié)，內(nèi)存布局為1100 1111 1000。

例子2：

改變?nèi)笔〉膶鐥l件(指定對界) · 使用偽指令#pragma pack (n)，C編譯器將按照n個字節(jié)對齊。 · 使用偽指令#pragma pack ()，取消自定義字節(jié)對齊方式。

這時，對齊規(guī)則為：

1、數(shù)據(jù)成員對齊規(guī)則：結(jié)構(gòu)(struct)(或聯(lián)合(union))的數(shù)據(jù)成員，第一個數(shù)據(jù)成員放在offset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)值和這個數(shù)據(jù)成員自身長度中，比較小的那個進(jìn)行。

2、結(jié)構(gòu)(或聯(lián)合)的整體對齊規(guī)則：在數(shù)據(jù)成員完成各自對齊之后，結(jié)構(gòu)(或聯(lián)合)本身也要進(jìn)行對齊，對齊將按照#pragma pack指定的數(shù)值和結(jié)構(gòu)(或聯(lián)合)最大數(shù)據(jù)成員長度中，比較小的那個進(jìn)行。

結(jié)合1、2推斷：當(dāng)#pragma pack的n值等于或超過所有數(shù)據(jù)成員長度的時候，這個n值的大小將不產(chǎn)生任何效果。

因此，當(dāng)使用偽指令#pragma pack (2)時，Test結(jié)構(gòu)體的大小為8，內(nèi)存布局為11 11 11 10。

需要注意一點，當(dāng)結(jié)構(gòu)體中包含一個子結(jié)構(gòu)體時，子結(jié)構(gòu)中的成員按照#pragma pack指定的數(shù)值和子結(jié)構(gòu)最大數(shù)據(jù)成員長度中，比較小的那個進(jìn)行進(jìn)行對齊。例子如下：

#pragma pack(8)struct s1{short a;long b;};
struct s2{char c;s1 d;long long e;};#pragma pack()

sizeof(s2)的結(jié)果為24。S1的內(nèi)存布局為1100 1111，S2的內(nèi)存布局為1000 1100 1111 0000 1111 1111。

例子：

另外，還有如下的一種方式：

· __attribute((aligned (n)))，讓所作用的結(jié)構(gòu)成員對齊在n字節(jié)自然邊界上。如果結(jié)構(gòu)中有成員的長度大于n，則按照最大成員的長度來對齊。

· __attribute__ ((packed))，取消結(jié)構(gòu)在編譯過程中的優(yōu)化對齊，按照實際占用字節(jié)數(shù)進(jìn)行對齊。

以上的n = 1, 2, 4, 8, 16... 第一種方式較為常見。

審核編輯：湯梓紅