c语言结构体字节对齐

在 C 语言中，结构体字节对齐（Structure Padding or Alignment）是一种为了提高访问效率而自动插入的空字节（padding bytes）机制。以下是详细解释：

🔧 为什么需要字节对齐

现代处理器通常对特定的数据类型有对齐要求，比如：

• int 通常需要按 4 字节对齐；

• short 通常需要按 2 字节对齐；

• char 通常对齐要求最低（1 字节）；

未对齐访问可能会带来性能下降，甚至在某些架构（如 ARM）中直接报错。

📐 对齐规则

结构体成员的地址应满足其类型的对齐要求。C 编译器通常遵循以下规则：

1. 结构体每个成员的地址必须是其类型对齐大小的倍数。

2. 结构体的总大小是其最大对齐单位的倍数。

3. 必要时在成员之间或末尾填充空字节。

🧪 示例讲解

#include <stdio.h>struct A {char a;     // 1字节int b;      // 4字节short c;    // 2字节
};

计算大小：

• char a 占 1 字节；

• int b 需要从 4 字节对齐位置开始，因此填充 3 字节（padding）；

• int b 占 4 字节；

• short c 需要 2 字节对齐，没问题；

• 结构体最大对齐单位是 4（因为 int），所以最后再填充 2 字节使总长度是 4 的倍数。

🔹 最终大小：12 字节

📦 结构体对齐控制方式

1. 使用 #pragma pack(n)

#pragma pack(1)  // 取消对齐，所有成员按 1 字节对齐struct A {char a;int b;short c;
};
#pragma pack() // 恢复默认对齐

🔸 此时结构体大小为 7 字节（无填充）。

2. 使用 __attribute__((packed)) （GCC）

struct __attribute__((packed)) A {char a;int b;short c;
};

效果同 #pragma pack(1)，所有成员紧凑排列。

📊 如何查看结构体大小

可以使用 sizeof 运算符：

printf("sizeof(struct A) = %lu\n", sizeof(struct A));

✅ 小结

根据具体场景（性能 vs 空间）选择是否开启对齐控制。

如需示例测试代码或可视化内存布局，我可以为你补充。