在C語言中，結構是一種復合數據類型，其構成元素既可以是基本數據類型（如int、long、float等）的變量，也可以是一些復合數據類型（如數組、結構、聯合等）的數據單元。在結構中，編譯器為結構的每個成員按其自然對界（alignment）條件分配空間。各個成員按照它們被聲明的順序在內存中順序存儲，第一個成員的地址和整個結構的地址相同。
例如，下面的結構各成員空間分配情況：
struct test
{
char x1;
short x2;
float x3;
char x4;
};
結 構的第一個成員x1，其偏移地址為0，占據了第1個字節。第二個成員x2為short類型，其起始地址必須2字節 對界，因此，編譯器在x2和x1之間填充了一個空字節。結構的第三個成員x3和第四個成員x4恰好落在其自然對界地址上，在它們前面不需要額外的填充字 節。在test結構中，成員x3要求4字節對界，是該結構所有成員中要求的最大對界單元，因而test結構的自然對界條件為4字節，編譯器在成員x4後面 填充了3個空字節。整個結構所占據空間為12字節。
更改C編譯器的缺省字節對齊方式
在缺省情況下，C編譯器為每一個變量或是數據單元按其自然對界條件分配空間。一般地，可以通過下面的方法來改變缺省的對界條件：
· 使用偽指令#pragma pack (n)，C編譯器將按照n個字節對齊。
· 使用偽指令#pragma pack ()，取消自定義字節對齊方式。
另外，還有如下的一種方式：
· __attribute((aligned (n)))，讓所作用的結構成員對齊在n字節自然邊界上。如果結構中有成員的長度大於n，則按照最大成員的長度來對齊。
· __attribute__ ((packed))，取消結構在編譯過程中的優化對齊，按照實際占用字節數進行對齊。
以上的n = 1, 2, 4, 8, 16... 第一種方式較為常見。
下面有一道在 CSDN論壇 上討論火熱的題：
Intel和微軟等公司同時出現的面試題
#pragma pack(8)
struct s1{
short a;
long b;
};
struct s2{
char c;
s1 d;
long long e;
};
#pragma pack()
問
1.sizeof(s2) = ?
2.s2的c後面空了幾個字節接著是d?
結果如下：
sizeof(S2)結果為24.
成員對齊有一個重要的條件,即每個成員分別對齊.即每個成員按自己的方式對齊.
也就是說上面雖然指定了按8字節對齊,但並不是所有的成員都是以8字節對齊.其對齊的規則是,每個成員按其類型的對齊參數(通常是這個類型的大小)和指定對齊參數(這裡是8字節)中較小的一個對齊.並且結構的長度必須為所用過的所有對齊參數的整數倍,不夠就補空字節.
S1中,成員a是1字節默認按1字節對齊,指定對齊參數為8,這兩個值中取1,a按1字節對齊;成員b是4個字節,默認是按4字節對齊,這時就按4字節對齊,所以sizeof(S1)應該為8;
S2 中,c和S1中的a一樣,按1字節對齊,而d 是個結構,它是8個字節,它按什麼對齊呢?對於結構來說,它的默認對齊方式就是它的所有成員使用的對齊參數中最大的一個,S1的就是4.所以,成員d就是 按4字節對齊.成員e是8個字節,它是默認按8字節對齊,和指定的一樣,所以它對到8字節的邊界上,這時,已經使用了12個字節了,所以又添加了4個字節 的空,從第16個字節開始放置成員e.這時,長度為24,已經可以被8(成員e按8字節對齊)整除.這樣,一共使用了24個字節.
a b
S1的內存布局：11**,1111,
c S1.a S1.b d
S2的內存布局：1***,11**,1111,****11111111
這裡有三點很重要:
1.每個成員分別按自己的方式對齊,並能最小化長度
2.復雜類型(如結構)的默認對齊方式是它最長的成員的對齊方式,這樣在成員是復雜類型時,可以最小化長度
3.對齊後的長度必須是成員中最大的對齊參數的整數倍,這樣在處理數組時可以保證每一項都邊界對齊
補充一下,對於數組,比如:
char a[3];這種,它的對齊方式和分別寫3個char是一樣的.也就是說它還是按1個字節對齊.
如果寫: typedef char Array3[3];
Array3這種類型的對齊方式還是按1個字節對齊,而不是按它的長度.
不論類型是什麼,對齊的邊界一定是1,2,4,8,16,32,64....中的一個.
