结构体对齐

#include <string>#include <map>#include <cstring>#include <iostream>#include <stdio.h>#include <stdlib.h>using namespace std;struct T1{long long c;short a;int b;char f;char d;char e;};struct T2{int a;char b;char d;char e;char f;char c;};struct T3{char a;char c;char d;short b;};int main(){cout << sizeof(T1) << endl;cout << sizeof(T2) << endl;cout << sizeof(T3) << endl;cout << sizeof(short) << endl;return 0;}

结果为：

20(连续小于4个char,对齐时,算4个字节)
12
6
2

另外：

struct T{
 char  x;

long long y;

 short z;

};

sizeof(T)在g++中是16；

在VS中是24；

也就是long long,double,在不同的编译器中的自身对齐值不同（G++为4，VS为8）；

关于C语言中的结构体对齐。

　　(1)什么是字节对齐

　　一个变量占用 n个字节，则该变量的起始地址必须能够被n整除，即:存放起始地址%n = 0，对于结构体而言，这个n取其成员种的数据类型占空间的值最大的那个。

　　(2)为什么要字节对齐

　　内存空间是按照字节来划分的，从理论上说对内存空间的访问可以从任何地址开始，但是在实际上不同架构的CPU为了提高访问内存的速度，就规定了对于某些类型的数据只能从特定的起始位置开始访问。这样就决定了各种数据类型只能按照相应的规则在内存空间中存放，而不能一个接一个的顺序排列。

　　举个例子，比如有些平台访问内存地址都从偶数地址开始，对于一个int型(假设32位系统)，如果从偶数地址开始的地方存放，这样一个读周期就可以读出这个int数据，但是如果从奇数地址开始的地址存放，就需要两个读周期，并对两次读出的结果的高低字节进行拼凑才能得到这个int数据，这样明显降低了读取的效率。

　　(3)如何进行字节对齐

　　每个成员按其类型的对齐参数(通常是这个类型的大小)和指定对齐参数(不指定则取默认值)中较小的一个对齐，并且结构的长度必须为所用过的所有对齐参数的整数倍,不够就补空字节。

　　这个规则有点苦涩，可以把这个规则分解一下，前半句的意思先获得对齐值后与指定对齐值进行比较,其中对齐值获得方式如下：

　　1.数据类型的自身对齐值为：对于char型数据，其自身对齐值为1，对于short型为2，对于int,long, float类型，其自身对齐值为4，对于double类型其自身对齐值为8，单位为字节。

　　2.结构体自身对齐值：其成员中自身对齐值最大的那个值。

　　其中指定对齐值获得方式如下：

　　#pragma pack (value)时的指定对齐值value。

　　未指定则取默认值。

　　后半句的意思是主要是针对于结构体的长度而言，因为针对数据类型的成员，它仅有一个对齐参数，其本身的长度、于这个对齐参数，即1倍。对于结构体而言，它可能使用了多种数据类型，那么这句话翻译成对齐规则：每个成员的起始地址%自身对齐值=0，如果不等于0则先补空字节直至这个表达式成立。

　　换句话说，对于结构体而言，结构体在在内存的存放顺序用如下规则即可映射出来：

　　(一)每个成员的起始地址%每个成员的自身对齐值=0，如果不等于0则先补空字节直至这个表达式成立；

　　(二)结构体的长度必须为结构体的自身对齐值的整数倍,不够就补空字节。

　　举个例子：

#pragmapack(8)
structA{
　　chara;
　　longb;
};
structB{
　　chara;
　　structAb;
　　longc;
};
structC{
　　chara;
　　structAb;
　　doublec;
};
structD{
　　chara;
　　structAb;
　　doublec;
　　intd;
};
structE{
　　chara;
　　intb;
　　structAc;
　　doubled;　　
};

　　对于 structA来说，对于char型数据，其自身对齐值为1，对于long类型，其自身对齐值为4,结构体的自身对齐值取其成员最大的对齐值，即大小4。那么structA在内存中的顺序步骤为：

　　(1)char a,地址范围为0x0000~0x0000,起始地址为0x0000,满足0x0000% 1 = 0，这个成员字节对齐了。

　　(2)long b,地址起始位置不能从0x00001开始，因为0x0001% 4 !=0,　所以先补空字节，直到0x00003结束，即补3个字节的空字节，从0x00004开始存放b,其地址范围为0x00004~0x0007.

　　(3)此时成员都存放结束，结构体长度为8，为结构体自身对齐值的2倍，符合条件(二).

　　此时满足条件(一)和条件(二)，structA中各成员在内存中的位置为：a***b ,sizeof(struct A) = 8。(每个星号代表一位，成员各自代表自己所占的位，比如a占一位，b占四位)

　　对于structB，里面有个类型为structA的成员b自身对齐值为4，对于long类型，其自身对齐值为4.故structB的自身对齐值为4。那么structB在内存中的顺序步骤为：

　　(1)char a,地址范围为0x0000~0x0000,起始地址为0x0000,满足0x0000% 1 = 0，这个成员字节对齐了。

　　(2)struct A b,地址起始位置不能从0x00001开始，因为0x0001% 4 !=0,　所以先补空字节，直到0x00003结束，即补3个字节的空字节，从0x00004开始存放b,其地址范围为0x00004~0x00011.

　　(3)long c，地址起始位置从0x000012开始，因为0x0012% 4 = 0，其地址范围为0x00012~0x0015.

　　(4)此时成员都存放结束，结构体长度为16，为结构体自身对齐值的4倍，符合条件(二).

　　此时满足条件(一)和条件(二)，structB中各成员在内存中的位置为：a***b c ,sizeof(struct C) = 24。(每个星号代表一位，成员各自代表自己所占的位，比如a占一位，b占八位，c占四位)

　　对于structC，里面有个类型为structA的成员b自身对齐值为4，对于double类型，其自身对齐值为8.故structC的自身对齐值为8。那么structC在内存中的顺序步骤为：

　　(1)char a,地址范围为0x0000~0x0000,起始地址为0x0000,满足0x0000% 1 = 0，这个成员字节对齐了。

　　(2)struct A b,地址起始位置不能从0x00001开始，因为0x0001% 4 !=0,　所以先补空字节，直到0x00003结束，即补3个字节的空字节，从0x00004开始存放b,其地址范围为0x00004~0x00011.

　　(3)double c，地址起始位置不能从0x000012开始，因为0x0012% 8 !=0，所以先补空字节，直到0x000015结束，即补4个字节的空字节，从0x00016开始存放c,其地址范围为0x00016~0x0023.

　　(4)此时成员都存放结束，结构体长度为24，为结构体自身对齐值的3倍，符合条件(二).

　　此时满足条件(一)和条件(二)，structC中各成员在内存中的位置为：a***b **** c ,sizeof(struct C) =24。(每个星号代表一位，成员各自代表自己所占的位，比如a占一位，b占八位，c占八位)

　　对于structD，自身对齐值为8。前面三个成员与structC是一致的。对于第四成员d，因为0x0024% 4 = 0, 所以可以从0x0024开始存放d,其地址范围为0x00024~0x00027.此时成员都存放结束，结构体长度为28，28不是结构体自身对齐值8的倍数，所以要在后面补四个空格，即在0x0028~0x0031上补四个空格。补完了，结构体长度为32,为结构体自

　　身对齐值的4被，，符合条件(二).

　　此时满足条件(一)和条件(二)，structD中各成员在内存中的位置为：a***b **** c d **** ,sizeof(struct D) =32。(每个星号代表一位，成员各自代表自己所占的位，比如a占一位，b占八位，c占八位,d占四位)。

　　对于structE中各成员在内存中的位置为：a***b c d, sizeof(struct E) = 24。(每个星号代表一位，成员各自代表自己所占的位，比如a占一位，b占四位，c占八位,d占八位)。

　　通过structD和structE可以看出，在成员数量和类型一致的情况，后者的所占空间少于前者，因为后者的填充空字节要少。如果我们在编程时考虑节约空间的话，应该遵循将变量按照类型大小从小到大声明的原则,这样尽量减少填补空间。另外，可以在填充空字节的地方来插入reserved成员,例如

structA
{
　chara;
　charreserved[3];
　intb;
}；

　　这样做的目的主要是为了对程序员起一个提示作用，如果不加则编译器会自动补齐。