对齐结构体成员，消除填充，使用匿名联合存储不同类型的数据，优化结构体存储空间可提高程序效率和内存利用率。

C 语言结构体优化存储空间

结构体是一种强大的数据结构，允许我们将相关数据项组合在一起。但是，结构体的内存布局可能会影响程序的性能和内存利用率。通过优化结构体的存储空间，我们可以提高程序的效率。

对齐

默认情况下，结构体成员在内存中按其类型的对齐方式排列。例如，一个 int 成员将始终以 4 字节对齐。我们可以使用 __attribute__((aligned(n))) 特性来指定成员的对齐方式，其中 n 是对齐值。

示例：

struct aligned_struct {
    __attribute__((aligned(8))) int i;
    char c;
};

在上面的示例中，i 成员为 8 字节对齐，而 c 成员则为 1 字节对齐。

填充

结构体成员之间的空隙称为填充。我们可以通过重新排列成员或使用匿名联合来消除填充。

示例：

// 原始结构体（有填充）
struct original_struct {
    int i;
    char c;
};

// 优化后的结构体（无填充）
struct optimized_struct {
    char c;
    int i;
};

匿名联合

匿名联合可以在同一段内存中存储不同类型的数据项。这可以消除填充并节省空间。

示例：

// 原始结构体（有填充）
struct original_struct {
    int i;
    char c;
    short s;
};

// 优化后的结构体（无填充）
struct optimized_struct {
    union {
        int i;
        char c;
        short s;
    };
};

实战案例

在以下代码中，我们有一个存储图像数据的结构体：

struct image {
    int width;
    int height;
    char *data;
};

这个结构体有填充，因为 width 和 height 都是 4 字节整数，而 data 是一个指针，通常为 8 字节。为了节省空间，我们可以重新排列成员并消除填充：

struct optimized_image {
    int height;
    int width;
    char *data;
};

这样，结构体不再有填充，可以节省大量空间。

优化结构体存储空间是提高 C 语言程序性能和内存利用率的关键技术。通过理解对齐、填充和匿名联合的概念，我们可以优化结构体的布局并充分利用内存。

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