目录

1、 结构体的内存对齐

1.1、对齐规则

1.2、练习1、练习2（演示对齐规则1、2、3、4）

2、为什么存在内存对齐

2.1、平台原因（移植原因）

2.2、性能原因

2.3、那么如何即满足对齐，又要节省空间呢？

3、修改默认对齐数

4、结构体传参

4.1、将结构体传到函数print中

4.2、将地址传到函数print中

4.3、区别

5、结构体实现位段

5.1、什么是位段

5.2、位段的内存分配

5.3、注意事项

6、谢谢观看

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上一篇博客，写了结构体变量的创建、初始化和声明等内容，今天的这篇博客来带大家深入理解结构体的知识点。希望大家多多支持。 

正文 

1、 结构体的内存对齐

首先，抛一个问题：结构体的大小如何计算？

要知道这个题的答案，首先要了解结构体内存对齐。

1.1、对齐规则

1、结构体的第一个成员对齐到和结构体变量起始位置偏移量为0的地址处

2、其他成员变量要对齐到某一个数字（对齐数）的整数倍的地址处

3、结构体总大小为最大对齐数的整数倍

4、如果嵌套了结构体，嵌套的结构体成员对齐到自己的成员中最大对齐数的整数倍处，结构体的整体大小就是所有最大对齐数中的最大值的整数倍

偏移量：字节与结构体变量开始存放位置之间相偏移的值

对齐数：编译器默认的一个对齐数与该成员变量大小相比  二者之中取。较小值 

       VS中默认的一个对齐数是  8

       Linux中gcc 没有默认对齐数，对齐数就是成员自身的大小

最大对齐数：结构体中每个成员变量都有一个对齐数，所有对齐数中最大的数

1.2、练习1、练习2（演示对齐规则1、2、3、4）

求结构体的大小

练习1、

（演示对齐规则1、2 、3）

找对齐数： 

对齐数： 编译器默认的一个对齐数与该成员变量大小 相比 二者之中取较小值。

c1  的对齐数是 1

i  的对齐数是4

c2  的对齐数是1

对齐规则1： 结构体的第一个成员对齐到和结构体变量起始位置偏移量为0的地址处

如下图：第一个成员变量c1 放在偏移量为0的位置

对齐规则2：其他成员变量要对齐到其对齐数的整数倍的地址处

成员  i  的对齐数是 4，i 从偏移量为4的倍数的位置开始存放，按本题即从偏移量为4的位置开始，向后存放4个字节。 

 成员  c2  的对齐数是 1， c2  从偏移量为1的倍数的位置开始存放，按本题即从偏移量为8的位置开始，向后存放1个字节。

对齐规则3： 结构体总大小为最大对齐数的整数倍

结构体中三个成员的对齐数分别为  1、4、1，则最大对齐数是 4

那么结构体总大小为 4 的整数倍

由上图，三个成员已经占了9个字节的空间，所以不能少于4的2倍为8

则结构体总大小为  4*3=12,  4的3倍

练习2、

（演示对齐规则4）

对齐规则4： 如果嵌套了结构体，嵌套的结构体成员对齐到自己的成员中最大对齐数的整数倍处，结构体的整体大小就是所有最大对齐数中的最大值的整数倍

对于 struct S2   （内嵌结构体），其结构体总大小为2*8=16

内嵌结构体的最大对齐数是  8 

内嵌结构体的最大对齐数是  8 ，则在结构体S3中该结构体的对齐数为8 ，大小为16

由上图，该结构体的大小为  4*8=32 

2、为什么存在内存对齐

2.1、平台原因（移植原因）

不是所有的硬件平台都能访问任意地址上的任意数据的；某些硬件平台只能在某些地址处取某些特定类型的数据，否则抛出硬件异常。

举例说明：有些平台上结构体成员中 int类型的数据只能存在4的倍数的内存中，此时就需要有内存对齐。

2.2、性能原因

数据结构（特别是栈）应该尽可能的在自然边界上对齐。原因：为了访问未对齐的内存 ，处理器需要做两次内存访问；而对齐的内存访问只需要一次。

例如：

在32为平台下，一次访问4个字节，成员i  在对齐的情况下能被一次读完。

不对齐的情况下（按顺序存放）

所以说，内存对齐损耗了空间，但节省了时间，结构体的内存对齐是拿空间来换取时间的做法。 

2.3、那么如何即满足对齐，又要节省空间呢？

请看下面的例子：（两个结构体中只是更改了成员的顺序）

struct S1中 两个占空间小的char 类型的成员分散排列。

而 struct S2中 两个占空间小的char 类型的成员集中在一起排列。 

所以要即满足对齐，又要节省空间的方法是：让占用空间小的成员尽量集中在一起。

3、修改默认对齐数

使用 #pragma 这个预处理命令，可以修改编译器的默认对齐数。

具体使用： 

设置默认对齐数为1，相当于不对齐的情况，所占字节是所有成员的字节大小。

结构体在对齐方式不合适的时候，我们可以自己更改默认对齐数。 

4、结构体传参

结构体传参可以传结构体，也可以传地址。但我们首选传地址。

4.1、将结构体传到函数print中

4.2、将地址传到函数print中

4.3、区别

传结构体：在传结构体时需要创建临时结构体来储存，如果结构体中有成员占内存过大，会在传递时产生时间和空间的巨大开销。

正经解释：

函数传参的时候，参数需要压栈，会有时间和空间上的系统开销。

如果传递一个结构体对象的时候，结构体过大，参数压栈的系统开销较大，所以会导致性能下降。 

故：结构体传参的时候，要传结构体的地址。 

5、结构体实现位段

结构体具有实现位段的能力。

5.1、什么是位段

位段成员必须是int、unsigned int或 signed int，在C99中位段成员类型也可以选择其他类型。 

基本形式：位段成员名后面有一个冒号和一个数字。数字代表该成员所占的bit位数。

这里的A就是位段类型。

5.2、位段的内存分配

• 位段的空间上是按照以4个字节或1个字节的方式来开辟的。
• 位段涉及很多的不确定因素，是不能跨平台的。 

 详细开辟方式如结构体。

5.3、注意事项

 不能对位段的成员使用&操作符，这样就不能使用scanf直接给位段的成员输入值，只能是先输入放在一个变量中，然后赋值给位段成员。

如下：

6、谢谢观看