结构体、联合体和位断的内存对齐问题

内存对齐的原因：

1.平台原因

   不是所有硬件平台都可以访问任意地址上的任意数据；

   某些硬件平台只能在某些地址处取某些特定类型的数据，否则抛出硬件异常。

2.性能原因

  数据结构（尤其是栈）应该尽可能的在自然边界上对齐。

  原因在于在访问未对齐的内存时，处理器需要进行两次内存访问；而对齐的内存访问仅需要一次。

结构体（struct）内存对齐规则：

1.第一个成员在与结构体变量偏移量为0的地址处。

2.其它成员变量要对齐到某个数字（对齐数）的整数倍的地址处。

   //对齐数=编译器默认的一个对齐数与该成员大小的一个较小值

   Vs中默认的对齐数是8

   linux中默认的对齐数是4

3结构体总大小：最大对齐数（每个成员变量的除了第一个成员都有一个对对齐数）的整数倍。（每个成员变量在对    齐之后，把成员大小加起来，再扩大到最大对齐数的整数倍）

4.如果嵌套了结构体的情况，嵌套的结构体对齐到自己的最大对齐数的整数倍处，结构体的整体大小就是所有对齐数  （含嵌套结构体的对齐数）的整数倍。

联合体（union）的内存对齐规则：

1.联合体也是一个结构，联和体是共享内存的。

2.所以的联合体的内部成员起始地址都是一样的，都是联合体的首地址。

3.它的对齐方式要适应所有成员。

4.该空间必须足够容纳最宽成员。

5.联合体的对齐数为最大成员的对齐数。

位断（struct）的内存对齐规则：

1.如果相邻位域字段的类型相同，且其位宽之和小于sizeof（type）的大小，则后面的字段紧邻前一个字节存储，直到  容纳不下为止；基本成员是连续存储的，若这个单元空间放不下下一个成员，则新开辟一个单元空间，这样可以节  省内存空间。

2.如果相邻位域字段的类型相同，但其位宽之和大于sizeof（type）的大小，则后面的字段将从新的单元开始，偏移量  为其类型大小的整数倍。

3.如果相邻位域字段的类型不相同，则各编译器的实现有差异，vc6采取不压缩方式，Dev-c++采取压缩。

4.如果位域字段之间穿插着非位域字段，则不进行压缩。

5.结构体的总大小为最大对齐数的整数倍。因为位断成员必须声明为int、signed int或unsigned int类型，因此结构体的  大小都是4的整数倍。

下面我们看一个代码，通过以上规则计算其大小结构体，位断，联合体的大小：

    在计算之前，我们首先需要明确的是各个数据成员的对齐模数，对齐模数和数据成员本身的长度以及PRagma pack（）编译参数有关，#pragma  pack（n） 可以设定对对齐数，编译器支持往比默认对齐数小的数调。对齐数=编译器默认的一个对齐数与该成员大小的一个较小值。如果程序没有明确指出，就需要知道编译器默认的对齐模数值。

下表是Windows xp/DEV-C++和Linux/GCC中基本数据类型的长度和默认对齐模数。 

#include<stdio.h>#include<windows.h>#pragma pack(4)    //默认对齐数为4struct A{	char a1;    //1+3  char占1个字节，double要对齐到4的整数倍处，所以1+3对其到4	double a2;  //8	int a3;     //4};             //结构体总大小：16   对齐数：4union un{	char b1;     //1	struct A b2; //16	int b3;      //4};             //联合体总大小：16   对齐数为：4（最大成员的对齐数）struct B{	unsigned int c1 : 4;            //4	unsigned int c2 : 31; //位域    //4	unsigned int c3 ;    //非位域   //4	unsigned int c4 : 1;            //4};              //位断的总大小：16   对齐数：4 struct obj{	double d1;     //8	char d2;       //1+3	union un d3;   //16 使1+3对齐到12，即4的整数倍	struct B d4;   //16	char d5;       //1+3 使1+3对齐到48，即4的整数倍	struct C{		struct B e1;//16		char e2;    //1+3 使1+3对齐到20，即4的整数倍		double e3;  //8	};           //总大小：28   对齐数：4	char d6;     //1+3};               //结构体obj的总大小：80(使1+3对齐到80，即4的整数倍)  最大对齐数：4int main(){	printf("%d/n", sizeof(struct obj));  //结构体obj的总大小：80	system("pause");	return 0;}