[转]关于结构体成员内存对齐的问题

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首先要明确什么是内存对齐问题。
假设我们同时声明两个变量：

 程序代码
char a;
short b;

如果我们用&（取地址符号）观察变量a, b的地址的话，我们会发现（以16位CPU为例）：
如果a的地址是0x0000，那么b的地址将会是0x0002或者是0x0004。
那么就出现这样一个问题：0x0001这个地址没有被使用，那它干什么去了？
答案就是它确实没被使用。因为CPU每次都是从以2字节（16位CPU）或是4字节（32位CPU）的整数倍的内存地址中读进数据的。
如果变量b的地址是0x0001的话，那么CPU就需要先从0x0000中读取一个short，取它的高8位放入b的低8位，然后再从0x0002中读取下一个short，取它的低8位放入b的高8位中，如图：

这样的话，为了获得b的值，CPU需要进行了两次读操作。
但是如果b的地址为0x0002，如图：

那么CPU只需一次读操作就可以获得b的值了。
所以编译器为了优化代码，往往会根据变量的大小，将其指定到合适的位置，即称为内存对齐。

回到正题，同样的问题也会出现在结构体内部成员变量身上，考虑在32位CPU上处理下面一个结构：

 程序代码
typedef struct {
    unsigned short   bfType;         // 文件类型
    unsigned long    bfSize;         // 文件大小
    unsigned short   bfReserved1;    // 保留位
    unsigned short   bfReserved2;    // 保留位
    unsigned long    bfOffBits;      // 数据偏移位置
}BMPFILEHEADER;

由于32位的CPU是按4字节对齐的，bfType的长度是2字节，bfSize的长度是4字节，这意味着这两个变量的地址将不是连续的，它们之间将会有2字节的空隙。这个就会为fread, fwrite等函数的操作造成困难，导致数据的读写错误，因为我们需要的数据很可能被填充到那个没有使用的空隙里面了。
所以我们需要指示编译器，让它不要按4字节对齐，如下：

 程序代码
#pragma pack(2)
typedef struct {
    unsigned short   bfType;         // 文件类型
    unsigned long    bfSize;         // 文件大小
    unsigned short   bfReserved1;    // 保留位
    unsigned short   bfReserved2;    // 保留位
    unsigned long    bfOffBits;      // 数据偏移位置
}BMPFILEHEADER;
#pragma pack()

其中第一个#pragma pack(2)预处理指令指示编译器，下面的代码所涉及到的变量分别使用2字节对齐，第二个#pragma pack()预处理指令用以恢复编译器的默认对齐宽度。这样便不会出现我们所不希望看到的那些空隙。

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