Q：關於結構體的對齊，到底遵循什麼原則？
A：首先先不討論結構體按多少位元組對齊，先看看只以1位元組對齊的情況：
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#include <stdio.h> #include <string.h> #define PRINT_D(intValue) printf(#intValue" is %d\n", (intValue)); #define OFFSET(struct,member) ((char *)&((struct *)0)->member - (char *)0) #pragma pack(1) typedef struct { char sex; short score; int age; }student; int main() { PRINT_D(sizeof(student)) PRINT_D(OFFSET(student,sex)) PRINT_D(OFFSET(student,score)) PRINT_D(OFFSET(student,age)) return 0; } |
輸出：
sizeof(student) is 7
OFFSET(student,sex) is 0
OFFSET(student,score) is 1
OFFSET(student,age) is 3
可以看到，如果按1位元組對齊，那麼結構體內部的成員緊密排列，sizeof(char) == 1, sizeof(short) == 2, sizeof(int) == 4.
修改上面的程式碼， 去掉#pragma pack語句，程式碼如下：
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#include <stdio.h> #include <string.h> #define PRINT_D(intValue) printf(#intValue" is %d\n", (intValue)); #define OFFSET(struct,member) ((char *)&((struct *)0)->member - (char *)0) typedef struct { char sex; short score; int age; }student; int main() { PRINT_D(sizeof(student)) PRINT_D(OFFSET(student,sex)) PRINT_D(OFFSET(student,score)) PRINT_D(OFFSET(student,age)) return 0; } |
執行結果：
sizeof(student) is 8
OFFSET(student,sex) is 0
OFFSET(student,score) is 2
OFFSET(student,age) is 4
此時，各個成員之間就不像之前那樣緊密排列了，而是有一些縫隙。這裡需要介紹下對齊原則：
此原則是在沒有#pragma pack語句作用時的原則（不同平臺可能會有不同）：
原則A：struct或者union的成員，第一個成員在偏移0的位置，之後的每個成員的起始位置必須是當前成員大小的整數倍；
原則B：如果結構體A含有結構體成員B，那麼B的起始位置必須是B中最大元素大小整數倍地址；
原則C：結構體的總大小，必須是內部最大成員的整數倍；
依據上面3個原則，我們來具體分析下： sex在偏移0處，佔1位元組；score是short型別，佔2位元組，score必須以2的整數倍為起始位置，所以它的起始位置為2； age為int型別，大小為4位元組，它必須以4的整數倍為起始位置，因為前面有sex佔1位元組，填充的1位元組和score佔2位元組，地址4已經是4的整數倍，所以age的位置為4.最後，總大小為4的倍數，不用繼續填充。
繼續修改上面的程式碼，增加#pragma pack語句：
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#include <stdio.h> #include <string.h> #define PRINT_D(intValue) printf(#intValue" is %d\n", (intValue)); #define OFFSET(struct, member) ((char *)&((struct *)0)->member - (char *)0) #pragma pack(4) typedef struct { char sex; short score; int age; }student; int main() { PRINT_D(sizeof(student)) PRINT_D(OFFSET(student,sex)) PRINT_D(OFFSET(student,score)) PRINT_D(OFFSET(student,age)) return 0; } |
執行結果：
sizeof(student) is 8
OFFSET(student,sex) is 0
OFFSET(student,score) is 2
OFFSET(student,age) is 4
具體分析下：
有了#pragma pack(4)語句後，之前說的原則A和C就不適用了。實際對齊原則是自身對齊值(成員sizeof大小)和指定對齊值(#pragma pack指定的對齊大小)的較小者。依次原則，sex依然偏移為0， 自身對齊值為1，指定對齊值為4，所以實際對齊為1； score成員自身對齊值為2，指定對齊值為4，實際對齊為2；所以前面的sex後面將填充一個1位元組，然後是score的位置，它的偏移為2；age自身對齊值為4，指定對齊為4，所以實際對齊值為4；前面的sex和score正好佔用4位元組，所以age接著存放；它的偏移為4.
Q：關於位域的問題，空域到底表示什麼？
A：它表示之後的位域從新空間開始。
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#include <stdio.h> #include <string.h> #define PRINT_D(intValue) printf(#intValue" is %d\n", (intValue)); #define OFFSET(struct, member) ((char *)&((struct *)0)->member - (char *)0) typedef struct { int a : 1; int b : 3; int : 0; int d : 2; }bit_info; int main() { PRINT_D(sizeof(bit_info)) return 0; } |
執行結果：
sizeof(bit_info) is 8
bit_info中的a, b佔用4個位元組的前4位，到int:0; 時表示此時將填充餘下所有沒有填充的位，即剛剛的4個位元組的餘下28位；int d:2; 將從第四個位元組開始填充，又會佔用4個位元組，所以總大小為8.