结构体与内存对齐

在用sizeof运算符求一个结构体所占的空间时，并不是简单地将结构体中所有元素各自的空间相加，这里涉及到内存字节对齐的问题。理论上来说，对于任何变量的访问都可以从任何地址开始访问，但是，事实上不是如此，实际上访问特定类型的变量只能在特定的地址访问，这就需要各个变量在空间上按一定的规则排列，而不是简单地顺序排列，这就是内存对齐。

内存对齐的原因：

为了提高内存读写效率，CPU将内存分成多个块，每次从内存中读取一个块，这个块的大小可能是2、4、8等。CPU在访问内存的时候，每次读取一定长度，这个长度是系统默认的对齐数，如果没有对齐，为了访问一个变量可能产生二次访问。

内存对齐的规则：

1.数组成员对齐规则。第一个数组成员应该放在offset为0的地方，以后每个数组成员应该放在 当前成员整数倍的地方开始。比如，int型占4字节，#pargama pack(2)，那么从2倍数的地方开始存储。

2.结构体的总大小，一定是结构体内部最大成员的整数倍，不足要补齐。

3.结构体作为成员的对齐规则，如果一个结构体B中嵌套另一个结构体A，还是以最大成员类型的大小对齐，但是结构体A的起点为A内部最大成员的整数倍的地方。比如sizeof(struct A)=8,结构体B中存有A，那么结构体B开始存储的起始地址一定是8的整数倍。

4.手动设置对齐数

#pragma pack(show)以warning message的形式显示当前packing alignment的字节数

#pragma pack(push)将当前指定的packing alignment数组进行压栈操作，这里的栈是the internal compiler stack，同时设置当前的packing alignment为n。如果n没有被指定，则将当前的packing alignment数组压栈。

#pragma pack(pop)

从internal compiler stack中删除最顶端的reaord,如果没有指定n,则当前栈顶record即为新的packing alignment数值，如果指定了n，则n成为新的packing alignment。

#packing pack(n)

指定packing的数值，以字节为单位，缺省数值是8，合法的值分别有1,2,4,8,16

示例：

#include<stdio.h>
#include<stddef.h>
#include<stdlib.h>
#pragma pack(show)
typedef struct stu
{
int age;
double score;
char name[20];
}STU;
typedef struct teacher
{
char duty[12];//13,64;12;56
int class;
STU student;
}TEAC;
struct  hh
{
char ch;
int a;
int b;
};
void test()
{
STU stu1;
TEAC tea1;
printf("sizeof(stu):%d\n", sizeof(stu1));
printf("\noffsetof(STU,age):%d\n", offsetof(STU, age));
printf("offsetof(STU,score):%d\n", offsetof(STU, score));
printf("offsetof(STU,name):%d\n", offsetof(STU, name));
printf("--------------------------------------------\n");
printf("\nsizeof(tea1):%d\n",sizeof(tea1));
printf("\noffsetof(TEAC,duty):%d\n", offsetof(TEAC, duty));
printf("offsetof(TEAC, class):%d\n", offsetof(TEAC, class));
printf("\noffsetof(TEAC,student):%d\n", offsetof(TEAC, student));

}
void test01()
{
struct hh h1;
printf("sizeof(h1)=%d\n", sizeof(h1));
printf("offsetof(h1,a)=%d\n", offsetof(struct hh, a));
}
int main()
{
test01();
system("pause");
return 0;
}