C语言结构体内存对齐

一、结构体内存对齐问题

如下的info_s结构体类型，包含一个int型成员age, 一个char型成员gender, 一个int型成员id。
单从数据成员的大小进行分析，整个结构体的大小应为9字节。

#include <stdio.h>

typedef struct info_s {
	int age;
	char gender;
	int id;
}info_s; 

int main(){
	info_s info = {
		.age = 10 ,
		.gender = 0,
		.id = 555
	};
	printf("size: %d\r\n",sizeof(info));
	return 0;
}

实际运行结果，表明结构体的实际大小为12字节。

这样会带来如下的问题:
一段流式的内容，包含的是info_s类型的信息( 代码中的info_stream ), 直接通过强制类型转换的方式就无法正常解析。

#include <stdio.h>

typedef struct info_s {
	int age;
	char gender;
	int id;
}info_s; 

int main(){
	char info_stream[9] = {0};
	*((int *)info_stream) = 10;
	*((char *)(info_stream + sizeof(int))) = 1;
	*((int *)(info_stream + sizeof(int) + sizeof(char))) = 555;
	
	info_s * p_info = (info_s*)info_stream;
	
	printf("age: %d\r\ngender: %d\r\nid: %d\r\n",p_info->age,p_info->gender,p_info->id);
	
	return 0;
}

id字段的解析是不正常的。

二、查看结构体成员起始位置

利用宏offsetof可以查看成员的起始位置相较于结构体起始位置的偏移量。
包含在头文件<stddef.h>中。

#include <stdio.h>
#include <stddef.h>

typedef struct info_s {
	int age;
	char gender;
	int id;
}info_s; 

int main(){
	info_s info ;
	
	printf("age idx: %d\r\n",offsetof(info_s,age));       //第一个参数是结构体类型，第二个参数是成员
	printf("gender idx: %d\r\n",offsetof(info_s,gender)); //对struct info_s，进行了重命名，所以直接写info_s
	printf("id idx: %d\r\n",offsetof(struct info_s,id));  //没有重命名就写struct info_s
	
	return 0;
}

可以看到id成员是从相对于头部位置，地址为8的位置开始的。

三、设置内存对齐方式

通过#pragma pack(n)命令可以设置变量的内存对齐方式

#include <stdio.h>

#pragma pack(1)

typedef struct info_s {
	int age;
	char gender;
	int id;
}info_s; 

int main(){
	info_s info  = {
		.age = 10 ,
		.gender = 0,
		.id = 555
	} ;
	
	printf("size: %d\r\n",sizeof(info));
	
	return 0;
}

设置按照1字节对齐后，得到了结构体的大小为9个字节。

#include <stdio.h>

#pragma pack(1)

typedef struct info_s {
	int age;
	char gender;
	int id;
}info_s; 

int main(){
	char info_stream[9] = {0};
	*((int *)info_stream) = 10;
	*((char *)(info_stream + sizeof(int))) = 1;
	*((int *)(info_stream + sizeof(int) + sizeof(char))) = 555;
	
	info_s * p_info = (info_s*)info_stream;
	
	printf("age: %d\r\ngender: %d\r\nid: %d\r\n",p_info->age,p_info->gender,p_info->id);
	
	return 0;
}

数据解析也正确。