C 語言結構體內存對齊陷阱：數組強制轉換導致字段錯位的根因與解決方案

現象

typedef struct {
    unsigned char a, b;
    unsigned int c;
    unsigned short d;
    unsigned int e;
} ABC;

unsigned short code1[6] = {0x1607,0x1003,0x1008,0x2001,0x3002,0x4003};
ABC *p = (ABC*)&code1[0];
printf("%X", p->c); // 輸出 0x20011008 而非預期 0x10081003

原因

32 位編譯器對 unsigned int 要求 4 字節對齊。結構體內存佈局：

offset 0: a (1B)
offset 1: b (1B)
offset 2-3: padding (2B)  // 對齊 c
offset 4-7: c (4B)        // 取自 code1[2]、code1[3] 即 0x1008, 0x2001 → 0x20011008 (小端)
offset 8-9: d (2B)
offset 10-11: padding (2B) // 對齊 e
offset 12-15: e (4B)

解決方案

1. 重排字段：將 d (short) 移到 c 前，消除 padding。

   typedef struct { unsigned char a,b; unsigned short d; unsigned int c,e; } ABC;

2. 按字節定義：

   typedef struct { unsigned char a,b; unsigned char c[4]; unsigned char d[2]; unsigned char e[4]; } ABC;

   讀取時手動組裝（考慮大小端）。
3. 打包屬性：#pragma pack(1) 或 __attribute__((packed)) 取消對齊（可能降低訪問性能）。