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文章目录

前言

一、自然对齐（默认对齐方式）

1.原理：

2.举例：

二、预处理指令

1.原理：

2.举例

三、编译器一种属性语法

1.原理

2.举例

总结

前言

C语言调试笔记，C语言中字节对齐的几种方式记录一下

字节对齐是指数据存储时按照一定的规则在内存中排列，使得数据的访问效率更高

一、自然对齐（默认对齐方式）

1.原理：

自然对齐是编译器默认的对齐方式。在这种方式下，数据类型按照其自身的长度进行对齐存储。

例如，char类型（通常为 1 字节）可以从任意地址开始存储，因为它的长度就是 1 字节；

short类型（通常为 2 字节）的存储地址是 2 的倍数；

int类型（通常为 4 字节）的存储地址是 4 的倍数；

double类型（通常为 8 字节）的存储地址是 8 的倍数等。

2.举例：

#include

struct NaturalAlignment {

char c; // 1字节，地址可以是任意位置

int i; // 4字节，会自动对齐到4的倍数地址

short s; // 2字节，因为前面的int已经是4字节对齐，所以这里也自然对齐

};

int main() {

struct NaturalAlignment na;

printf("Size of struct NaturalAlignment: %ld\n", sizeof(na));

// 输出结果通常为1 + (3 padding) + 4 + 2 = 10字节

// 其中3字节是为了让int能从4的倍数地址开始存储而填充的字节

return 0;

}

注意！ 某些编译器可能执行结果是12，这跟32位和64位系统中机器字长有关。但是我们验证的是此种对齐方式

二、预处理指令

1.原理：

#pragma pack(n) 是一种预处理指令，用于指定结构体或联合体成员的对齐方式。

其中n表示对齐字节数，编译器会按照这个指定的字节数来对齐成员。

它会尽量按照不超过n字节的边界来对齐成员，但如果成员本身长度大于n，则按照成员自身长度对齐

2.举例

代码如下（示例）：

#include

#pragma pack(1) // 指定按1字节对齐

struct PackedAlignment1 {

char c;

int i;

short s;

};

#pragma pack() // 恢复默认对齐方式

#pragma pack(2) // 指定按2字节对齐

struct PackedAlignment2 {

char c;

int i;

short s;

};

#pragma pack() // 恢复默认对齐方式

int main() {

struct PackedAlignment1 pa1;

struct PackedAlignment2 pa2;

printf("Size of struct PackedAlignment1: %ld\n", sizeof(pa1));

// 输出结果为1 + 4 + 2 = 7字节，因为按1字节对齐，没有填充字节

printf("Size of struct PackedAlignment2: %ld\n", sizeof(pa2));

// 输出结果为1 + (1 padding) + 4 + 2 = 8字节

// 因为按2字节对齐，char后填充1字节使int能从2的倍数地址开始存储

return 0;

}

三、编译器一种属性语法

1.原理

这是 GCC 编译器提供的一种属性语法，用于指定变量或类型的对齐字节数。

它主要用于对结构体、联合体或者变量强制指定对齐方式，n为对齐字节数。

当用于结构体时，整个结构体的大小会是n的倍数。

2.举例

#include

struct AlignedAttribute {

char c;

int i;

short s;

}__attribute__((aligned(4))); // 指定结构体按4字节对齐

int main() {

struct AlignedAttribute aa;

printf("Size of struct AlignedAttribute: %ld\n", sizeof(aa));

// 输出结果为4 + 4 + 4 = 12字节

// 因为按4字节对齐，char后填充3字节，short后填充2字节

// 使整个结构体大小是4的倍数

return 0;

}

总结

这些字节对齐方式在不同的场景下有不同的用途。在需要精确控制内存布局或者与硬件设备进行数据交互时，合理的字节对齐方式可以确保数据的正确读写和高效传输