子节对齐

什么是子节对齐

考虑下面这样一个结构体定义：
struct _student{
　　 char sex;
　　 int length;
　　 char name[10];
　　};
　　struct _student student;
由于在x86下，GCC默认按4字节对齐，它会在sex后面填充3个子节，在name后面填充2个子节，以使得length在内存的4子节整数倍边界上，同时也使得整个结构体对齐。于是我们sizeof(student)会得到长度为20，而不是15。

为什么要子节对齐

需要字节对齐的根本原因在于CPU访问数据的效率问题。假设上面整型变量的地址不是自然对齐，比如为0x00000002，则CPU如果取它的值的话需要访问两次内存，第一次取从0x00000002-0x00000003的一个short，第二次取从0x00000004-0x00000005的一个short然后组合得到所要的数据，如果变量在0x00000003地址上的话则要访问三次内存，第一次为char，第二次为short，第三次为char，然后组合得到整型数据。而如果变量在自然对齐位置上，则只要一次就可以取出数据。一些系统对对齐要求非常严格，比如sparc系统，如果取未对齐的数据会发生错误。

什么时候要设置子节对齐

在设计不同CPU下的通信协议时，或者编写硬件驱动程序时寄存器的结构，这两种场景都需要按一字节对齐。即使看起来本来就自然对齐的也要使其对齐，以免不同的编译器生成的代码不一样。

子节对齐的原则

对于标准数据类型，它的地址只要是它的长度的整数倍就行了，而非标准数据类型按下面的原则对齐：

• 数组 ：按照基本数据类型对齐，第一个对齐了后面的自然也就对齐了。
• 联合 ：按其包含的长度最大的数据类型对齐。
• 结构体： 结构体中每个数据类型都要对齐。

更改编译器的缺省字节对齐方式

在vc中默认是4字节对齐的，GNU gcc 也是默认4字节对齐。可以通过下面的方法来改变缺省的对齐设置：
· 使用伪指令#pragma pack (n)，C编译器将按照n个字节对齐。
· 使用伪指令#pragma pack ()，取消自定义字节对齐方式。
另外，还有如下的一种方式：
· __attribute((aligned (n)))，让所作用的结构成员对齐在n字节自然边界上。如果结构中有成员的长度大于n，则按照最大成员的长度来对齐。
· attribute ((packed))，取消结构在编译过程中的优化对齐，按照实际占用字节数进行对齐。