结构体数据对齐原则的一些补充

数据对齐基本原则请看上一篇博客，这里针对结构体嵌套以及结构体含有static变量的情况做一些补充：

举个例子：

一、对于node3，含有静态数据成员 

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。

二、再看结构体嵌套的情况：

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

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

sizeof(S5)=32。

对于变量a，其自身对齐参数为1，#pragma pack(n)为8，则a的最终对齐参数为1，为它分配1字节的空间，它相对于结构体起始地址的偏移量为0，能被1整除；

　　对于s1，它的自身对齐参数为4（对于结构体变量，它的自身对齐参数为它里面各个变量最终对齐参数的最大值），#pragma pack(n)为8，所以s1的最终对齐参数为4，接下来的地址相对于结构体起始地址的偏移量为1，不能被4整除，所以需要在a后面填充3字节达到4，为其分配8字节的空间；（这里不能把s1看作整体，其大小为8，所以认为对齐参数为8，结构体嵌套的情况要把结构体“打散”来看对齐参数）

　　对于变量b，它的自身对齐参数为8，#pragma pack(n)的默认值为8，则b的最终对齐参数为8，接下来的地址相对于结构体起始地址的偏移量为12，不能被8整除，所以需要在s1后面填充4字节达到16，再为b分配8字节的空间；

　　对于变量c，它的自身对齐参数为4，#pragma pack(n)的默认值为8，则c的最终对齐参数为4，接下来相对于结构体其实地址的偏移量为24，能够被4整除，所以直接为c分配4字节的空间。

　　此时结构体所占字节数为1+3+8+4+8+4=28字节。

　　对于整个结构体来说，各个变量的最终对齐参数为1，4，8，4，最大值为8，#pragma pack(n)默认值为8，所以最终结构体的大小必须是8的倍数，因此需要在最后面填充4字节达到32字节。其存储如下：

 　　|--------bool--------|    4字节

 　　|---------s1---------|    8字节

 　　|--------------------|     4字节

 　　|--------double------|    8字节

 　　|----int----|---------|     8字节 

　　另外可以显示地在程序中使用#pragma pack(n)来设置系统默认的对齐参数，在显示设置之后，则以设置的值作为标准，其它的和上面所讲的类似，就不再赘述了，读者可以自行上机试验一下。如果需要取消设置，可以用#pragma pack()来取消。

再看一个例子：

struct A

{

short a1;

short a2;

short a3;

}A1;

struct B

{

char* a1;

char buf[5];

}B1;

struct C

{

B a;

A a2;

}C1;

sizeof(C)=20

前面说的结构体嵌套要“打散”，并不是说把C变成这样

struct C

{

char* a1;

char buf[5];

short a1;

short a2;

short a3;

}C1;

然后sizeof(C)=16=4+5+1(填充)+2+2+2。

“打散”是为了找最大对齐字节数。

首先a的起始地址为0，a作为结构体，为其分配的大小为12，这时候把a2“打散”，求最大对齐字节数为sizeof(short)=2,12能整除2，所以a2的起始地址为12，再给a2分配6个字节内存，这样总共有12+6=18个字节，对于整个结构体C来说，各个变量的最终对齐参数为4，1，2，2，2，最大值为4，所以最终结构体的大小必须是4的倍数，因此需要在最后面填充2字节达到20字节。

其存储如下：

|------char*--------|    4字节

|------char[5]------|     5字节

|-------------------|     3字节

|--------short------|    2字节

|--------short------|    2字节

|--------short------|    2字节

|----------|           2字节