C/C++字节对齐

准则

其实字节对齐的细节和具体编译器实现相关，但一般而言，满足三个准则：

• 结构体变量的首地址能够被其最宽基本类型成员的大小所整除；
• 结构体每个成员相对于结构体首地址的偏移量都是成员大小的整数倍，如有需要编译器会在成员之间加上填充字节。
• 结构体的总大小为结构体最宽基本类型成员大小的整数倍，如有需要编译器会在最末一个成员之后加上填充字节。

字节对齐的原因

各个硬件平台对存储空间的处理上有很大的不同。一些平台对某些特定类型的数据只能从某些特定地址开始存取。

比如有些架构的CPU在访问 一个没有进行对齐的变量的时候会发生错误，那么在这种架构下编程必须保证字节对齐.其他平台可能没有这种情况，但是最常见的是如果不按照适合其平台要求对 数据存放进行对齐，会在存取效率上带来损失。

比如有些平台每次读都是从偶地址开始，如果一个int型（假设为32位系统）如果存放在偶地址开始的地方，那么一个读周期就可以读出这32bit，而如果存放在奇地址开始的地方，就需要2个读周期，并对两次读出的结果的高低字节进行拼凑才能得到该32bit数据。

例子

例子1

typedef struct node1
{
    int a;
    char b;
    short c;
}S1;

则sizeof(S1)=8。这是因为结构体node1中最长的数据类型是int，占4个字节，因此结构体总大小为4的整数倍，同时short相对于结构体首地址的偏移量为2的整数倍，故该结构体在内存中存放方式为:

|--------int--------| 4字节

|char|----|-short--| 4字节

总共占8字节

例子2

typedef struct node2
{
    char a;
    int b;
    short c;
}S2;

则siezof(S3)=12.最长数据类型为int，占4个字节。因此结构体总大小为4的整数倍，int位置相对于结构体首位置的偏移量为4的整数倍，故其在内存空间存放方式如下:

|char|----|----|----| 4字节

|--------int--------| 4字节

|--short--|----|----| 4字节

总共占12个字节

例子3

typedef struct node3
{
    int a;
    short b;
    static int c;
}S3;

则sizeof(S3)=8.这里结构体中包含静态数据成员，而静态数据成员的存放位置与结构体实例的存储地址无关(注意只有在C++中结构体中才能含有静态数据成员，而C中结构体中是不允许含有静态数据成员的)。其在内存中存储方式如下：

|--------int--------| 4字节

|--short-|----|----| 4字节

而变量c是单独存放在静态数据区的，因此用siezof计算其大小时没有将c所占的空间计算进来。

例子4

若在程序中使用了#pragma pack(n)命令强制以n字节对齐时，默认情况下n为8.

则比较n和结构体中最长数据类型所占的字节大小，取两者中小的一个作为对齐标准。

若需取消强制对齐方式，则可用命令#pragma pack()

如果在程序开头使用命令#pragma pack(4)，对于下面的结构体

typedef struct node5
{
    bool a;
    S1 s1;
    double b;
    int c;
}S5;

则sizeof(S5)=24.因为强制以4字节对齐，而S5中最长数据类型为double，占8字节，因此以4字节对齐。在内存中存放方式为：

|-----------a--------| 4字节

|--------s1----------| 4字节

|--------s1----------| 4字节

|--------b-----------| 4字节

|--------b-----------| 4字节

|---------c----------| 4字节