结构体内存对齐
一、内存对齐的原因
大部分的参考资料都是如是说的：
1、平台原因(移植原因)：不是所有的硬件平台都能访问任意地址上的任意数据的；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)应该尽可能地在自然边界上对齐。原因在于，为了访问未对齐的内存，处理器需要作两次内存访问；而对齐的内存访问仅需要一次访问。
二、对齐方式
每个平台上的编译器都有自己的默认“对齐系数”。同时，我们也可以通过预编译命令#pragma pack(n)...#pragma pack()来改变对齐系数n，取值为1，2，4，8，16。
当结构体进行内存分配时，分两步对齐：第一、每个结构体成员所分配的存储位置与起始点的偏移量必须能够整除min(对齐系数,成员字节数)，这一步可以称为成员对齐；第二、整个结构体所占存储空间要能整除min(max(成员字节数)，对齐系数)，这一步可以称为结构体对齐。
三、实例解说
为了更清晰地说明这个问题，以两个成员内容相同但成员顺序不同的例子来解说：
表格公式为：与起始位置偏移量%min(对齐系数，该成员所占字节数)，它必须满足可以整除的条件。
max(成员所占字节数)=8
1。对齐系数为1
（1）double,char,short,int
#pragma pack(1)
struct s
{
double a;
char b;
short c;
int d;
}x;
#pragma pack()
内存分配情况（成员对齐）：
|
Double |
Char |
Short |
int |
|||||||||||
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
|
与起始位置偏移为0 |
8%min(1,1)=0 |
9%min(1,2)=0 |
11%min(1,4)=0 |
|||||||||||
占用空间为15（结构体对齐）。15%min(8,1)=0
（2）double,char,int,short
#pragma pack(1)
struct s
{
double a;
char b;
int c;
short d;
}x;
#pragma pack()
内存分配情况：
|
Double |
Char |
int |
short |
|||||||||||
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
|
与起始位置偏移为0 |
8%min(1,1)=0 |
9%min(1,4)=0 |
13%min(1,2)=0 |
|||||||||||
占用空间15。15%min(8,1)=0
2。对齐系数为2
（1）double,char,short,int
#pragma pack(2)
struct s
{
double a;
char b;
short c;
int d;
}x;
#pragma pack()
内存分配情况：
|
Double |
Char |
Short |
int |
||||||||||||
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
|
与起始位置偏移为0 |
8%min(2,1)=0 |
10%min(2,2)=0 |
12%min(2,4)=0 |
||||||||||||
占用空间16。16%min(8,2)=0。
（2）double,char,int,short
#pragma pack(2)
struct s
{
double a;
char b;
int c;
short d;
}x;
#pragma pack()
内存分配情况：
|
Double |
Char |
int |
short |
||||||||||||
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
|
与起始位置偏移为0 |
8%min(2,1)=0 |
10%min(2,4)=0 |
14%min(2,2)=0 |
||||||||||||
占用空间16。16%min(8,2)=0。
3。对齐系数为4
（1）double,char,short,int
#pragma pack(4)
struct s
{
double a;
char b;
short c;
int d;
}x;
#pragma pack()
内存分配情况：
|
Double |
Char |
Short |
int |
||||||||||||
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
|
与起始位置偏移为0 |
8%min(4,1)=0 |
10%min(4,2)=0 |
12%min(4,4)=0 |
||||||||||||
占用空间16。16%min(8,4)=0。
（2）double,char,int,short
#pragma pack(4)
struct s
{
double a;
char b;
int c;
short d;
}x;
#pragma pack()
内存分配情况：
|
Double |
Char |
int |
short |
|
|
||||||||||||||
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
|
与起始位置偏移为0 |
8%min(4,1)=0 |
12%min(4,4)=0 |
16%min(4,2)=0 |
|
|
||||||||||||||
占用空间18+2=20。20%min(8,4)=0。有两个富余空间18,19。
4。对齐系数为8
（1）double,char,short,int
#pragma pack(8)
struct s
{
double a;
char b;
short c;
int d;
}x;
#pragma pack()
内存分配情况：
|
Double |
Char |
Short |
int |
||||||||||||
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
|
与起始位置偏移为0 |
8%min(8,1)=0 |
10%min(8,2)=0 |
12%min(8,4)=0 |
||||||||||||
占用空间16。16%min(8,8)=0。
（2）double,char,int,short
#pragma pack(8)
struct s
{
double a;
char b;
int c;
short d;
}x;
#pragma pack()
内存分配情况：
|
Double |
Char |
int |
short |
|
|
||||||||||||||
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18…23 |
|
|
与起始位置偏移为0 |
8%min(8,1)=0 |
12%min(8,4)=0 |
16%min(8,2)=0 |
|
|
||||||||||||||
占用空间18+6=24。24%min(8,8)=0。有六个富余空间18至23。
