内存对齐原则

一、内存对齐的原因
1、平台移植原因：不是所有的硬件平台都能任意访问任意地址上的数据，有些硬件平台只能在某些特定地址处读取特定的数据，否则会抛出硬件异常；
2、性能原因：数据结构（尤其是栈）应尽可能的在自然边界对齐。原因在于，访问未对齐的内存，处理器需要进行两次访问，而访问对齐的内存，处理器只需要进行一次访问。
二、内存对齐的规则
在具体讲内存对齐的规则之前引入一个名词：对齐系数，也叫对齐模数，每个编译器都有自己默认的对齐系数，VC6.0默认为8。程序员可以根据需要进行修改，可通过预编译指令#pragma pack(n)，n就是对齐系数，可以取1、2、4、8、16，具体对齐规则有三条，如下：
(1).数据成员的对齐规则：结构体(struct)(或者联合体(union))的数据成员，第一个数据成员放在偏移量为0的地方，以后每个数据成员按照#pragma pack(n)和数据成员中比较小的那个数对齐，也就是说，起始地址需要时这个数的倍数，具体下面会举例说明；
(2).结构体(struct)(或者联合体(union))整体对齐规则：整体的大小应该按照#pragma pack(n)和结构中最长的数据结构中，最大的那个进行，也就是，需要时间这个数的倍数；

(3).如果#pragma pack(n)比结构中任何一个数据成员类型都大，则对齐系数不起任何作用。下面举例说明，环境：VS2013，32位操作系统

#include <iostream>using namespace std;struct S{char a;int  b;short c; };struct T{short c;char  a;int   b;};int main(){cout << "sizeof(S) is " << sizeof(S) << endl;cout << "sizeof(T) is " << sizeof(T) << endl;system("PAUSE");return 0;}

代码输出结果为：

sizeof(S) is 12

sizeof(T) is 8   

编译器默认对齐系数为8：

对于结构体S，成员a是char型数据，占1字节大小，b是int型数据，占用4个字节，因为规则1，所以需要从内存偏移量为4的倍数的地方开始，因此需要a需要补上3字节无用内存，此时a占用4字节，下面是c，c是short型数据，占用2个字节，此时偏移量4+4=8，是2的倍数，符合规则1，结构体此时总大小：4+4+2=10；又根据规则2，结构体成员变量类型，最长的为4，因此结构体整体大小应该为4的倍数，因此需要c多占用2个字节，此时结构体大小为：4+4+4=12。

对于结构体T，c是short型数据，占用2个字节大小，a是char型数据，占用1个字节大小，起始偏移量3，是1的倍数，满足，此时大小为：2+1=3，b为int型数据，占用4字节，起始偏移量为3，显然不满足规则1，需要b补充1个字节，此时起始偏移量为2+2=4，满足规则1，此时结构体T的大小为：2+2+4=8；又根据规则2，结构体成员变量类型中最长的为4，结构体内存大小满足，因此，最终大小为8。