c/c++内存对齐详解

如有错误，欢迎批评指正

引言：前一段时间在做图像处理的时候，当我想把图像头信息填充到自定义的结构体中时，发现文件的内容与填充到结构体中的内容不一致，经过反复查资料，看博客，最后才恍然大悟，原来问题出在了结构体是需要内存对齐的。一万个兴奋，有木有。现把结构体内存对齐相关问题整理如下，希望能够对看到这篇博客的童鞋们有所帮助。

一、什么是自然对齐

内存是按照字节划分的，按理说数据可以存放在内存中的任意位置，其实并不然。如果一个变量的内存地址正好是其所占字节的整数倍，它就被称自然对齐。例如在32位机器中，如果int变量在内存中的地址为0X00000008，那么他就是自然对齐的。

二、为什么需要字节对齐

CPU访问数据的方式是字节对齐的根本原因。假如一个int型的变量存放在地址为0x00000002中，那么cpu将会分两次读取内存，第一次读取0x00000002~0x00000003中的内容，第二次读取0x00000004~0x00000005中的内容，然后将这两次读取的数据按照高低字节组合起来，假如放在地址为0x00000005中，那就更惨，cpu需要分三次读取数据，增加了cpu的负担浪费了时间。如果放在自然对齐的地址上，则cpu一次就可以将数据读取。想必大家都懂为何要字节对齐了吧！！！

三、结构体中的字节对齐

有一结构体，定义如下：

struct  A

{

char  str；

short  count；

int  time；

}

问题1：自己想一想sizeof（A)是多少？（8）

struct  A

{

char  str；

int  time；

short  count；

}

问题2：sizeof（A)又是多少？（12）

在回答这个问题之前，我们先看看结构体对齐的两条重要的原则：

①结构体数据成员的字节对齐：

结构体中的第一个数据成员放在偏移地址为0X00处，以后每个数据成员的对齐按照#pragma pack指定的数值(或默认值)和这个数据成员类型长度中，比较小的那个进行。在上一个对齐后的地址处开始寻找能被当前对齐数值整除的地址。

②结构体整体的对齐

除了结构体中的数据成员要对齐之外，结构体本身也要对齐，这体现在在最后一个数据成员的后面补0。假设#pragma pack指定的数值(或默认值)为n，结构体数据成员中类型最大的为m，则以二者的最小值进行对齐。

对于问题1：

struct  A

{

char  str；//偏移地址：0x00

short  count；//偏移地址：0x02

int  time；//偏移地址：0x04

}

故结构体数据成员对齐后所占字节为8，又VS默认对齐为n=4，结构体数据成员类型中最大m=4，min（n，m） = 4，8是4的整数倍，故sizeof（A)=8；

对于问题2：

struct  A

{

char  str；//偏移地址：0x00

int  time；//偏移地址：0x04

short  count；//偏移地址：0x08

}

故结构体数据成员对齐后所占字节为10，又VS默认对齐为n=4，结构体数据成员类型中最大m=4，min（n，m） = 4，10不是min（n，m）的整数倍，故需要在结构体最后一个成员后填补0（两个字节），因此sizeof（A) = 12。

看完之后不知道小伙伴们有什么感悟。。。。。。