C/C++ 结构体成员在内存中的对齐规则

这几天在看王艳平的《windows 程序设计》，第5章讲解了MFC框架是怎么管理窗口句柄到窗口实例之间的映射，用到了两个类CPlex和CMapPtrToPtr,用于管理内存分配的类（避免因为大量地、频繁地创建窗口对象导致内存碎片的产生）。CMapPtrToPtr类用到了关联结构体

CAssoc,其中有好多对指针类型的转换，感觉对结构体了解不够。特别是成员的对齐方式，跟我猜测的完全不同，花了点时间搞清楚了。在跟朋友一起吃饭还有时间，就顺手写下来，供大家参考：

首先明白几个概念：

1、结构体成员的对齐字节数：可以是n=(1,2,4,8,16);VC编译器默认是8，可以打开工程设置->C/C++->Code Generation,可以看到Struct Member Alignment的值为8;

2、成员所占内存空间的字节数，sizeof(int) = 4,sizeof(short)=2; 设每个成员的内存字节数为：Len

3、成员的偏移字节数，相对于结构体的首地址；

接下来有3条规则：

1、结构体变量的起始地址，也就是第一个成员的地址：为Max(Len) 的整数倍；

2、每个成员的偏移量为：Min(n,Len) 的整数倍；

3、整个结构体占用的空间为：Min( n,Max(Len) ) 的整数倍；

 

下面看两个例子：

#include <iomanip>
#include <iostream>
using namespace std;

#pragma pack(push)
#pragma pack(2)  //设置默认对齐字节数
struct MyInfo
{
    
    char age;
    int sn;
    char sex;
};
#pragma pack(pop)

int main(int argc, char* argv[])
{
    MyInfo na;
    cout<<setw(10)<<"&na.age:"<<(void*)&na.age<<endl;
    cout<<setw(10)<<"&na.sn:"<<(void*)&na.sn<<endl;
    cout<<setw(10)<<"&na.sex:"<<(void*)&na.sex<<endl;
    cout<<setw(10)<<"sizeof(na):"<<sizeof(na)<<endl;
    return 0;
}

规则1，2，3均符合：首地址是4的整数倍；第二个成员偏移量为：Min(2,4) = 2的整数倍；总长度为8，是Min( 2,Max(Len) ) = 4的整数倍，第三个成员后有1 Byte的填充。

结果为：

 

#include <iomanip>
#include <iostream>
using namespace std;

#pragma pack(push)
#pragma pack(8)  //设置默认对齐字节数
struct MyInfo
{
    
    char age;
    int sn;
    char sex;
};
#pragma pack(pop)

int main(int argc, char* argv[])
{
    MyInfo na;
    cout<<setw(10)<<"&na.age:"<<(void*)&na.age<<endl;
    cout<<setw(10)<<"&na.sn:"<<(void*)&na.sn<<endl;
    cout<<setw(10)<<"&na.sex:"<<(void*)&na.sex<<endl;
    cout<<setw(10)<<"sizeof(na):"<<sizeof(na)<<endl;
    return 0;
}