Выравнивание памяти в структурах C

При работе со структурами C понимание выравнивания памяти имеет решающее значение. Выравнивание памяти означает размещение данных в памяти по определенным границам. На 32-битной машине память обычно выравнивается по 4-байтовым границам.

Выравнивание памяти для структур

Рассмотрим следующую структуру:

typedef struct {
    unsigned short v1;
    unsigned short v2;
    unsigned short v3;
} myStruct;

Каждый беззнаковый короткий занимает 2 байта. Теоретически размер myStruct должен составлять 2*3 = 6 байт. Однако выравнивание памяти может повлиять на фактический размер.

В этом случае myStruct выравнивается по 2-байтовой границе, поскольку самый большой элемент данных имеет длину без знака, то есть 2 байта. Таким образом, заполнение между элементами не требуется, и размер myStruct остается равным 6 байтам.

Заполнение для структур

Теперь рассмотрим эту измененную структуру:

typedef struct {
    unsigned short v1;
    unsigned short v2;
    unsigned short v3;
    int i;
} myStruct;

Добавление члена int изменяет размер и выравнивание структуры. int имеет размер 4 байта, поэтому выравнивание myStruct округляется до 4 байтов.

Для правильного выравнивания между v3 и i вставляются 2 байта заполнения. В результате общий размер myStruct составит 6 2 4 = 12 байт.

Заключение

Выравнивание памяти гарантирует эффективное размещение данных в памяти. Требования к выравниванию основаны на размере самого большого элемента данных в структуре. Понимание этих принципов необходимо для оптимизации использования памяти и поддержания эффективности кода.