struct的成员对齐

1. 自然对界

        struct 是一种复合数据类型，其构成元素既可以是基本数据类型（如 int、long、float 等）的变量，也可以是一些复合数据类型（如 array、struct、union 等）的数据单元。对于结构体，编译器会自动进行成员变量的对齐，以提高运算效率。缺省情况下，编译器为结构体的每个成员按其自然对界（natural alignment）条件分配空间。各个成员按照它们被声明的顺序在内存中顺序存储，第一个成员的地址和整个结构的地址相同。

自然对界(natural alignment)即默认对齐方式，是指按结构体的成员中 size 最大的成员对齐。

例如：

struct naturalalign
{
    char a;
    short b;
    char c;
};

在上述结构体中，size 最大的是 short，其长度为 2 字节，因而结构体中的 char 成员 a、c 都以 2 为单位对齐，sizeof(naturalalign)的结果等于 6；

如果改为：

struct naturalalign
{
    char a;
    int b;
    char c;
};

其结果显然为 12。

 2. 指定对界

一般地，可以通过下面的方法来改变缺省的对界条件：

• · 使用伪指令#pragma pack (n)，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。

注意： 如果#pragma pack (n)中指定的 n 大于结构体中最大成员的 size，则其不起作用，结构体仍然按照 size 最大的成员进行对界。

例如：

#pragma pack (n)
struct naturalalign
{
    char a;
    int b;
    char c;
};
#pragma pack ()

当 n 为 4、8、16 时，其对齐方式均一样，sizeof(naturalalign)的结果都等于 12。而当 n 为 2时，其发挥了作用，使得 sizeof(naturalalign)的结果为 6。

例如一些公司出现过的面试题：

#include 
#pragma pack(8)
struct example1
{
    short a;
    long b;
};
struct example2
{
    char c;
    example1 struct1;
    short e;
};
#pragma pack()
int main(int argc, char* argv[])
{
    example2 struct2;
    cout << sizeof(example1) << endl;
    cout << sizeof(example2) << endl;
    cout << (unsigned int)(&struct2.struct1) - (unsigned int)(&struct2) << endl;
    return 0;
}

问程序最后的输出结果是什么？

答案是：

8

16

4

程序中第 2 行#pragma pack (8)虽然指定了对界为 8，但是由于 struct example1 中的成员最大size 为 4（long 变量 size 为 4），故 struct example1 仍然按 4 字节对界，struct example1 的 size为 8，即第 18 行的输出结果；struct example2 中包含了 struct example1，其本身包含的简单数据成员的最大 size 为 2 （short变量 e），但是因为其包含了 struct example1，而 struct example1 中的最大成员 size 为 4，structexample2 也应以 4 对界，#pragma pack (8)中指定的对界对 struct example2 也不起作用，故 19 行的输出结果为 16；由于 struct example2 中的成员以 4 为单位对界，故其 char 变量 c 后应补充 3 个空，其后才是成员 struct1 的内存空间，20 行的输出结果为 4。

------引用出处：PConline 作者：宋宝华