c语言struct中字节对齐
声明，以下内容转载自：http://www.blogjava.net/hjh132/archive/2008/03/17/186849.html 和 http://blog.csdn.net/xuxinshao/article/details/2244297
VC中下面几个结构体大小分别是多少呢
struct MyStruct
{
double m4;
char m1;
int m3；
};
struct MyStruct {
char m1;
double m4;
int m3;
};
#pragma pack(push)//保存对齐状态
#pragma pack(16) //设置为16字节对齐
struct test
{
char m1;
int m3;
double m4;
};
#pragma pack(pop)//恢复对齐状态
如果你的答案不是16，24和16，相信下面的内容对你很有帮助。
1、 sizeof应用在结构上的情况
请看下面的结构：
struct MyStruct
{
double dda1;
char dda;
int type
};
对结构MyStruct采用sizeof会出现什么结果呢？sizeof(MyStruct)为多少呢？也许你
会这样求：
sizeof(MyStruct)=sizeof(double)+sizeof(char)+sizeof(int)=13
但是当在VC中测试上面结构的大小时，你会发现sizeof(MyStruct)为16。你知道为什
么在VC中会得出这样一个结果吗？
其实，这是VC对变量存储的一个特殊处理。为了提高CPU的存储速度，VC对一些变量的
起始地址做了“对齐”处理。在默认情况下，VC规定各成员变量存放的起始地址相对于结
构的起始地址的偏移量必须为该变量的类型所占用的字节数的倍数。下面列出常用类型的
对齐方式(vc6.0,32位系统)。
类型 对齐方式（变量存放的起始地址相对于结构的起始地址的偏移量）
Char 偏移量必须为sizeof(char)即1的倍数
Short 偏移量必须为sizeof(short)即2的倍数
int 偏移量必须为sizeof(int)即4的倍数
float 偏移量必须为sizeof(float)即4的倍数
double 偏移量必须为sizeof(double)即8的倍数
各成员变量在存放的时候根据在结构中出现的顺序依次申请空间，同时按照上面的对
齐方式调整位置，空缺的字节VC会自动填充。同时VC为了确保结构的大小为结构的字节边
界数（即该结构中占用最大空间的类型所占用的字节数）的倍数，所以在为最后一个成员
变量申请空间后，还会根据需要自动填充空缺的字节。
下面用前面的例子来说明VC到底怎么样来存放结构的。
struct MyStruct
{
double dda1;
char dda;
int type
}；
为上面的结构分配空间的时候，VC根据成员变量出现的顺序和对齐方式，先为第一个
成员dda1分配空间，其起始地址跟结构的起始地址相同（刚好偏移量0刚好为sizeof(doub
le)的倍数），该成员变量占用sizeof(double)=8个字节；接下来为第二个成员dda分配空
间，这时下一个可以分配的地址对于结构的起始地址的偏移量为8，是sizeof(char)的倍数
，所以把dda存放在偏移量为8的地方满足对齐方式，该成员变量占用 sizeof(char)=1个字
节；接下来为第三个成员type分配空间，这时下一个可以分配的地址对于结构的起始地址
的偏移量为9，不是sizeof (int)=4的倍数，为了满足对齐方式对偏移量的约束问题，VC自
动填充3个字节（这三个字节没有放什么东西），这时下一个可以分配的地址对于结构的起
始地址的偏移量为12，刚好是sizeof(int)=4的倍数，所以把type存放在偏移量为12的地方
，该成员变量占用sizeof(int)=4个字节；这时整个结构的成员变量已经都分配了空间，总
的占用的空间大小为：8+1+3+4=16，刚好为结构的字节边界数（即结构中占用最大空间的
类型所占用的字节数sizeof(double)=8）的倍数，所以没有空缺的字节需要填充。所以整
个结构的大小为：sizeof(MyStruct)=8+1+ 3+4=16，其中有3个字节是VC自动填充的，没有
放任何有意义的东西。
下面再举个例子，交换一下上面的MyStruct的成员变量的位置，使它变成下面的情况
：
struct MyStruct
{
char dda;
double dda1;
int type
}；
这个结构占用的空间为多大呢？在VC6.0环境下，可以得到sizeof(MyStruc)为24。结
合上面提到的分配空间的一些原则，分析下VC怎么样为上面的结构分配空间的。（简单说
明）
struct MyStruct
{
char dda;//偏移量为0，满足对齐方式，dda占用1个字节；
double dda1;//下一个可用的地址的偏移量为1，不是sizeof(double)=8
//的倍数，需要补足7个字节才能使偏移量变为8（满足对齐
//方式），因此VC自动填充7个字节，dda1存放在偏移量为8
//的地址上，它占用8个字节。
int type；//下一个可用的地址的偏移量为16，是sizeof(int)=4的倍
//数，满足int的对齐方式，所以不需要VC自动填充，type存
//放在偏移量为16的地址上，它占用4个字节。
}；//所有成员变量都分配了空间，空间总的大小为1+7+8+4=20，不是结构
//的节边界数（即结构中占用最大空间的类型所占用的字节数sizeof
//(double)=8）的倍数，所以需要填充4个字节，以满足结构的大小为
//sizeof(double)=8的倍数。
所以该结构总的大小为：sizeof(MyStruc)为1+7+8+4+4=24。其中总的有7+4=11个字节
是VC自动填充的，没有放任何有意义的东西。
VC对结构的存储的特殊处理确实提高CPU存储变量的速度，但是有时候也带来了一些麻
烦，我们也屏蔽掉变量默认的对齐方式，自己可以设定变量的对齐方式。
VC 中提供了#pragma pack(n)来设定变量以n字节对齐方式。n字节对齐就是说变量存
放的起始地址的偏移量有两种情况：第一、如果n大于等于该变量所占用的字节数，那么偏
移量必须满足默认的对齐方式，第二、如果n小于该变量的类型所占用的字节数，那么偏移
量为n的倍数，不用满足默认的对齐方式。结构的总大小也有个约束条件，分下面两种情况
：如果n大于所有成员变量类型所占用的字节数，那么结构的总大小必须为占用空间最大的
变量占用的空间数的倍数；
否则必须为n的倍数。下面举例说明其用法。
#pragma pack(push) //保存对齐状态
#pragma pack(4)//设定为4字节对齐
struct test
{
char m1;
double m4;
int m3;
};
#pragma pack(pop)//恢复对齐状态
以上结构的大小为16，下面分析其存储情况，首先为m1分配空间，其偏移量为0，满足
我们自己设定的对齐方式（4字节对齐），m1占用1个字节。接着开始为 m4分配空间，这时
其偏移量为1，需要补足3个字节，这样使偏移量满足为n=4的倍数（因为sizeof(double)大
于n）,m4占用8个字节。接着为m3分配空间，这时其偏移量为12，满足为4的倍数，m3占用
4个字节。这时已经为所有成员变量分配了空间，共分配了16个字节，满足为n的倍数。如
果把上面的#pragma pack(4)改为#pragma pack(16)，那么我们可以得到结构的大小为24。
（请读者自己分析）
更改C编译器的缺省字节对齐方式
在缺省情况下，C编译器为每一个变量或是数据单元按其自然对界条件分配空间。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)，C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。
另外，还有如下的一种方式：
· __attribute((aligned (n)))，让所作用的结构成员对齐在n字节自然边界上。如果结构中有成员的长度大于n，则按照最大成员的长度来对齐。
· __attribute__ ((packed))，取消结构在编译过程中的优化对齐，按照实际占用字节数进行对齐。
以上的n = 1, 2, 4, 8, 16... 第一种方式较为常见。
下面有一道在 CSDN论坛 上讨论火热的题：
Intel和微软等公司同时出现的面试题
#pragma pack(8)
struct s1{
short a;
long b;
};
struct s2{
char c;
s1 d;
long long e;
};
#pragma pack()
问
1.sizeof(s2) = ?
2.s2的c后面空了几个字节接着是d?
感谢 redleaves(ID最吊的网友) 的解答，结果如下：
sizeof(S2)结果为24.
成员对齐有一个重要的条件,即每个成员分别对齐.即每个成员按自己的方式对齐.
也就是说上面虽然指定了按8字节对齐,但并不是所有的成员都是以8字节对齐.其对齐的规则是,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(这里是8字节)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.
S1中,成员a是1字节默认按1字节对齐,指定对齐参数为8,这两个值中取1,a按1字节对齐;成员b是4个字节,默认是按4字节对齐,这时就按4字节对齐,所以sizeof(S1)应该为8;
S2 中,c和S1中的a一样,按1字节对齐,而d 是个结构,它是8个字节,它按什么对齐呢?对于结构来说,它的默认对齐方式就是它的所有成员使用的对齐参数中最大的一个,S1的就是4.所以,成员d就是 按4字节对齐.成员e是8个字节,它是默认按8字节对齐,和指定的一样,所以它对到8字节的边界上,这时,已经使用了12个字节了,所以又添加了4个字节 的空,从第16个字节开始放置成员e.这时,长度为24,已经可以被8(成员e按8字节对齐)整除.这样,一共使用了24个字节.
a b
S1的内存布局：11**,1111,
c S1.a S1.b d
S2的内存布局：1***,11**,1111,****11111111
这里有三点很重要:
1.每个成员分别按自己的方式对齐,并能最小化长度
2.复杂类型(如结构)的默认对齐方式是它最长的成员的对齐方式,这样在成员是复杂类型时,可以最小化长度
3.对齐后的长度必须是成员中最大的对齐参数的整数倍,这样在处理数组时可以保证每一项都边界对齐
补充一下,对于数组,比如:
char a[3];这种,它的对齐方式和分别写3个char是一样的.也就是说它还是按1个字节对齐.
如果写: typedef char Array3[3];
Array3这种类型的对齐方式还是按1个字节对齐,而不是按它的长度.
不论类型是什么,对齐的边界一定是1,2,4,8,16,32,64....中的一个.