【易错】C语言结构体内存对齐问题

对于一个结构体的字节数大家有没有遇到什么疑问呢？

先看一个结构体：

typedef struct Test
{
 char a1;
 int a2;
 char a3;
 short a4;
}Test_T;

在32位编译系统下这一个结构体的字节数是多少呢？是1+4+1+2=8字节吗？不是的，实际结果为12字节。为什么呢？因为编译器会对不足4字节的变量空间自动补齐为4个字节（这就是内存对齐），以提高CPU的寻址效率（32位CPU以4个字节步长寻址的）。

内存对齐是编译器的“管辖范围”。编译器为程序中的每个”数据单元“安排在适当的位置上，以便于能快速的找到每个“数据单元”。对于32bit的CPU，其寻址的步长为4个字节（即unsigned int 字节长度），这就是常说的“4字节对齐”。同理，对于64bit的CPU，就有“8字节对齐”。本文以32位的CPU为例。

请看下面代码：

#include <stdio.h>

typedef struct Test
{
 char a1;
 int a2;
 char a3;
 short a4;
}Test_T;

int main(void)
{
 Test_T T;
 
 printf("\nsizeof(T) = %d\n", sizeof(T));
 printf("a1地址：%d\n", (unsigned int)&T.a1);
 printf("a2地址：%d\n", (unsigned int)&T.a2);
 printf("a3地址：%d\n", (unsigned int)&T.a3);
 printf("a4地址：%d\n", (unsigned int)&T.a4);
 
 return 0;
}

运行结果为：

可见，正好印证了上述的说法，补齐之后结构体成员a1,a2,a3的地址之间正好相差4个字节,a3与a4之间相差两个字节也是因为在其中多留出了1个空白字节。该程序的运行结果可形象地描述为下图：

a1只占用一个字节，为了内存对齐保留了三个空白字节；a3和a4加起来共3字节，为了内存对齐保留了1个空白字节。这就是编译器存储变量时做的见不得人的”手脚“，以方便其雇主——CPU能更快地找到这些变量。

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