结构体对齐

结构体对齐的实际应用

例 1：默认对齐 vs #pragma pack(2)

#include <stdio.h>

// 默认对齐（假设平台：char=1, short=2, int=4）
struct S1 
{
    char c;    // 地址0（对齐1）
    short s;   // 需对齐2 → 地址1不符合，填充1字节（地址1），s从地址2开始（占2-3）
    int i;     // 需对齐4 → 地址4开始（占4-7）
};

// 强制2字节对齐
#pragma pack(2)
struct S2 
{
    char c;    // 地址0（对齐min(1,2)=1）
    short s;   // 对齐min(2,2)=2 → 地址1不符合，填充1字节（地址1），s从2开始（2-3）
    int i;     // 对齐min(4,2)=2 → 地址4是2的倍数，直接存放（4-7）
};
#pragma pack()

int main() 
{
    printf("S1大小：%zu\n", sizeof(struct S1));  // 8字节（1+1+2+4=8，总对齐4）
    printf("S2大小：%zu\n", sizeof(struct S2));  // 8字节（同上，因总对齐为2，8是2的倍数）
    return 0;
}

说明：此处S1和S2大小相同，但对齐逻辑不同（S1总对齐 4，S2总对齐 2）。

例 2：#pragma pack(1) 紧凑布局（无填充）

强制 1 字节对齐，彻底消除填充

#pragma pack(1)
struct S3 
{
    char c;    // 地址0（对齐1）
    int i;     // 对齐min(4,1)=1 → 直接从地址1开始（1-4）
    double d;  // 对齐min(8,1)=1 → 从地址5开始（5-12）
};
#pragma pack()

// 大小计算：1（c） + 4（i） + 8（d） = 13字节（无任何填充）
printf("S3大小：%zu\n", sizeof(struct S3));  // 13字节

适用场景：需要精确控制内存布局（如协议解析、硬件寄存器映射），但可能降低访问性能。

例 3：attribute((packed))（GCC/Clang）

效果等同于#pragma pack(1)

struct S4 
{
    char c;
    int i;
    short s;
} __attribute__((packed));  // 紧凑对齐

// 大小：1 + 4 + 2 = 7字节（无填充）
printf("S4大小：%zu\n", sizeof(struct S4));  // 7字节

例 4：attribute((aligned(n))) 提高对齐要求

强制结构体按更大的对齐值布局（常用于需要高效访问的场景）：

// 要求最小对齐16字节（即使成员最大对齐值小于16）
struct S5 
{
    int a;  // 4字节，默认对齐4
    char b; // 1字节，默认对齐1
} __attribute__((aligned(16)));

// 成员总大小：4 + 1 = 5字节，需填充11字节满足16对齐
printf("S5大小：%zu\n", sizeof(struct S5));  // 16字节