C结构体的内存对齐

术语说明

pack 可以指定内存对齐值，单位是字节，这个是值需要时2的次幂（1，2，4，6，8）。如不设置也有默认值，这个值我理解的是操作系统的字长。

#pragma pack(8)

对齐规则

1. 结构体第一个成员放在struct offset 0 的位置。
2. 计算每个成员的对齐值，计算方式：min(size(成员), 默认对齐值)。
3. 计算总体的对齐值，计算方式：min(max(所有成员的大小), 默认对齐值)。

详解

上面的说明较为笼统，下面使用一个例子来解释。

# include <stdio.h>
# pragma pack(8)     # 手动设置对齐值。如不手动设置这个值，不同环境这个值不同，不方面我们接下来的计算。

struct Tag1 {
    double a;
    int b;
    char c;
};

1. 首先将double类型的a，存放在Tag1结构体offset=0的地址上，double类型长度是8，更新offset是8.
2. 计算int b变量的对齐值，min(size(int), 默认对齐值) = min(4, 8) = 4, 然后判断offset是4的正整数倍数，显然是。将b变量放置在9的位置，此时offset变更成12.
3. 计算char c变量的对齐值，min(size(char), 默认对齐值) = 1, 然后判断offset是不是4的整数倍呢？12是1的正整数倍，将c变量放置在13位置。
4. 最后，计算总的对齐值，min(max(double、int、char), 默认对齐值) = min(8, 8) = 8, 13不是8的正整数倍数，填充到16。
5. 最终 C语言的sizeof(struct Tag1) 的最终值是 16.

接下来将double 与 int的顺序修改下

# include <stdio.h>
# pragma pack(8)     # 手动设置对齐值。如不手动设置这个值，不同环境这个值不同，不方面我们接下来的计算。

struct Tag1 {
    int b;      
    double a;
    char c;
};

1. 首先将int类型b，放在Tag1结构体offset=0的地址上，更新offset=4.
2. 接下来计算变量double a的对齐值，min(8, 8) = 8, 判断offset=4不是8的整数倍，填充到16（为什么是16？因为需要是8的最小正整数倍），此时offset=16。
3. 接下来计算变量char c的对齐值，min(1, 8) = 1, 判断offset=16是1的整数倍，将c变量放在17的位置。
4. 最后计算总的对齐值，min(max(int、double、char), 默认对齐值) = min(8， 8) = 8， 17不是8的正数倍，填充到24.
5. 最终 sizeof(struct Tag1) 的值是 24.

嵌套的结构体的对齐

主要流程差不多，把内部的结构体当作一个变量，先计算这个变量的sizeof。

注意点

1. 在一些网络通讯中，如果主机A发送一个结构体的数据到主机B，此时对数据流进行类型转换，可能会出现问题。解决办法是主机A、主机B都设置 # pragma pack(1) .