1、概述

結構體變數的成員在記憶體裡是如何分佈的、成員先後順序始怎樣的、成員之間是連續的還是分散的、還是其他的什麼形式？這些問題既和軟體相關又和硬體相關。所謂軟體相關主要是指和具體的程式語言的編譯器的特性相關，編譯器為了優化CPU訪問記憶體的效率，在生成結構體成員的起始地址時遵循著某種特定的規則，這就是所謂的“結構體成員對齊”；所謂硬體相關主要是指CPU的“位元組序”問題，也就是大於一個位元組型別的資料，如int型別、short型別等，在記憶體中的存放順序，即單個位元組與高低地址的對應關係。

2、分佈規則

（1）為了提高CPU訪問記憶體的效率，程式語言的編譯器在做變數的儲存分配時進行了優化處理，處理的原則是：對於n位元組元素，它的首地址能被n整除，這種原則稱為“對齊”。

（2）結構體（聯合體）的成員所佔記憶體地址依次增高，第一個成員位於低地址處，最後一個成員位於高地址處，但是結構體成員的記憶體並不是連續的，編譯器會對成員做上述對齊處理。

（3）通常編譯器可以設定一個對齊引數n，結構體中每個成員實際對齊引數n根據n=min（sizeof（成員型別），n）來得到。結構體成員的記憶體偏移地址x，滿足條件x%N=0；

（4）結構體所有成員的對齊引數N的最大值稱為結構體的對齊引數。整個結構的長度必須是結構體對齊引數的最小整數倍，不夠補0.

簡單來說：

1）結構體的其實地址為X，X%sizeof（結構體）=0；

2）結構體每個成員相對於其實地址偏移地址y，y%n=0；

3）結構體長度等於結構體對齊引數的最小整數倍

注：編譯器對齊引數可以通過指令控制，例如#param pack（2）兩位元組對齊。vs2010IDE還可以通過“專案屬性”->“C/C++”->“程式碼生成”->“結構體成員對齊”來設定。編譯器預設對齊引數為8個位元組。

例：

struct A 

{

　　char c;

　　double　　d;

　　short　　s;

　　int　　i;

};

int main(int argc, char * argv[])

{

　　struct A strua;

　　printf("len:%d\n",sizeof(A));

　　printf("%d,%d,%d,%d",&strua.c,&strua.d,&strua.s,&strua.i);

return 0;

}

輸出結果為：

len：24

1506156,1506164,1506172,1506176

3、特殊成員

（1）結構體成員為陣列時，是將陣列的每個元素當一個成員來分配地址，並不是將整個陣列當成一個成員來對待。其他成員的分配原則按照上述規則。

（2）當結構體成員是位段時，儲存是按其型別分配空間的，如int型的位段就分配4個位元組的儲存單元。相鄰的同類型的兩個位段，如果該型別的長度夠用，就將兩位段連續存放，共用儲存單元，如果不夠用，就另起一個該型別長度的儲存空間。相鄰的不同型別的兩個位段，分別為這兩個位段分配他們所屬型別長度的儲存空間。其他成員的分配規則按照上述規則。

1）例1：

struct bit
{
int a:3;
int b:2;
int c:3;
};

int main(void){
bit s;
char *c = (char*)&s;
*c = 0x99;
cout<<s.a<<endl<<s.b<<endl<<s.c<<endl;
return 0;
}

輸出結果：

1

-1

-4

分析：

hex　　0x99

bin　　100 11 001

CPU為小端模式，高位位元儲存在高位地址，低位位元儲存在低位地址中，因為計算中儲存的是數的補碼形式，所以結果為1，-1，-4.

2）例2：

struct bit
{
char a:5;
char b:4;
char c:7;
};

int main(void){
bit s;
int *c = (int*)&s;
*c = 0x99E00000;
cout<<sizeof(bit)<<endl<<(int)s.a<<endl<<(int)s.b<<endl<<(int)s.c<<endl;
system("pause");
return 0;
}

輸出結果：

3

0

0

-32

分析：

hex　0x99　　0xE0　　0x00　　0x00

bin　10011001　　11100000　　00000000　　00000000

c　　b　　a

地址 高——>低