VC中结构体内存分配问题透析（“字节对齐”访问数据）

一、问题提出
首先，我们来看以下两个小程序：
　　程序1：
#include <stdio.h>
struct struct1
{
char p1;
short int p2;
long p3;
};
main()
{
printf(″the size of the strcu=%d＼n″, sizeof(struct1));
return(1);
}
　　运行结果是：the size of the struct=8
　　程序2：
#include <stdio.h>
struct struct2
{
char p1;
long p3;
short int p2;
};
main()
{printf(″the size of the struct=%d＼n″, sizeof(struct2));
return(1);
}
　　运行结果是：the size of the struct=12
问题：显然上述两个程序的运行结果是不同的。然而仔细观察上述两个程序，它们的唯一区别是变量p2在结构体struct struct1和struct struct2中的位置不同。而这一不同是如何导致程序运行结果不同呢?

二、VC++中的结构体分析
C语言提供了一种称为结构体的数据类型，它可以将不同类型的数据组合成一个有机整体，这样不但便于引用，而且很清楚地反映出各数据项之间的内在联系，因而在C语言中结构体得到广泛的应用。正如我们已经熟知的那样，在C语言中，结构体的长度等于各数据项长度之和，而且结构体的长度与数据项在其中的位置顺序无关。例如，在TurboC中运行上述两个例子中的程序，得到的结果都是the size of the struct=7。这是由于char数据类型的长度是1，long数据类型的长度是4，而short int数据类型的长度是2，从而得到1+2+4=7。
　　那么为什么上述两个例子在VC++环境下所得的结果各不相同并且均不是7呢?在实际应用中，我们发现VC++中为结构体变量分配内存时与C语言不同：VC++中为结构体分配内存时，先分配一单位长度(该单位长度的大小等于结构体中占内存最多数据类型，如struct2的单位长度为数据类型long的长度4。)，然后在该单位长度中依次为结构中的变量分配空间，直至该单位空间不能再分配完一个完整的变量时为止，就再为该结构体分配另一个单位长度的存储空间。如结构体struct2:首先，分配4个字节，p1占1个字节后，剩余的3个字节不足以分配p3，于是，系统为struct2再分配4个字节分给p3，接着下4个字节分给p2，把以，struct2共有4+4+4=12个字节。再如结构体struct1:同样先分配4个字节，p1占1个字节后，还可为p2分配2个字节，显然剩余的1个字节不足以为p3分配空间了，因此系统还要再为该结构体分配4个字节，该4个字节恰好是p3所需的，所以struct1共有4+4=8个字节。
　　至此我们便不难理解上述两个例子中的结果是如何算出来的。其中，例1中是4+4=8，而例2中是4+4+4=12。

三、实战
（1）、
struct structData1
{
int i;
char ch;
double d;
short s;
float f;
long l;
};
sizeof(struct structDate1) =（4+1+3空）+（8）+（2+4+2空）+（4+4空）=32

（2）、
struct structData2
{
short int s1;
char ch1;
short int s2;
char ch2;
};
sizeof(struct structDate2) =（2）+（1+1空）+（2）+（1+1空）=8

（3）、
struct structData3
{
int s1;
char ch1;
short int s2;
char ch2;
};
sizeof(struct structDate3) =（4）+（1+2+1空）+（1+3空）=12

四、字节对齐分配内存的优点
简单地说，现在的CPU在设计时总线都是32，64，128位这样的，读数据的时候，只能读取偏移值为4，8，16的倍数地址开始的数据。对于32位机来说，如果一个long类型的变量跨越了4字节边界存储，那么cpu要读取两次，这样效率就低了。同样，在32位机中使用1字节或者2字节对齐，反而会使变量访问速度降低。