C中的字节对齐¶

对齐跟数据在内存中的位置有关。

字长¶

在16位的CPU中，一个字刚好为两个字节；在32位CPU中，一个字是四个字节。若以字为单位，还有双字，四字

我们先来看看下面这个例子：

// pragma pack(n)
struct Node{
    int a;
    char b;
    double c;
};

上面这个例子中各个变量所占的字节分别是多少呢？我们逐个分析一下：

struct Node{
    int a;      // 0~3      int(4 byte)
    char b;     // 4~5      char(1 byte)
    double c;   // 6~13     double(8 byte)
};

所以答案就是：0~13一共14个字节

真的是这样吗？

答案是：肯定不是啊！

在计算机中，内存的存储和读取都是16的整数倍个字节，这是由CPU cache Line 决定的，一般是64个字节连续从读取（在Linux 32bit 操作系统情况下），所以不可能是14个字节存储的。

这就引出了本次要讲的东西：叫做字节对齐。

字节对齐¶

字节对齐有以下原则：

变量的字节大小计算是从0开始的
变量所占的内存空间是变量所占字节大小的整数倍，比如int是4个字节，则所占内存就是8、12等4的倍数
变量所占空间位置要是变量的整数倍，比如int是4个字节，所以有关于int的变量要从4的整数倍开始计算内存空间
字节对齐有个概念叫做对齐模数，可以说是用来对齐内存的标准。

// 语法：
#pragma pack(n)  // n 一般是2^n次方，默认值是8

对于结构体而言，在对齐完各个变量之后，要再对整体进行以此拓展，让整个结构体内存对齐：

具体做法是：将整个结构体当中所占字节最大的变量与对齐模数进行比较，取小的数；

让整个结构体拓展到最接近结构体字节数的上述取小值的倍数。

例如：一个结构体在初次对齐完之后是20个字节，对齐模数是8，所以应该将结构体的内存拓展到最接近20的8的倍数值，即24。

了解了字节对齐原则，返回看上面的例子，正确的解法应该是：

// pragma pack(n)
struct Node{
    int a;          // 0~3
    char b;         // 4~7
    double c;       // 8~15
};

/* 初次对齐为 0~15 ，所以是16个字节
 * 结构体中所占字节最大的变量类型为 double： 8
 * 对齐模数默认值为： 8
 * 取小值：（这里是一样大小）8
 * 16是8的整数倍，所以不用继续做拓展
 */

再来看看结构体嵌套结构体的情况：

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

struct B{
    char d;
    int e;
    A a;
};

对于结构体嵌套结构体的情况，其实就是将结构体变量在所嵌套的结构体中展开，然后用相同的方法解决：

具体解析如下：

struct A{
    int a;          // 0~7      有4个字节空洞
    double b;       // 8~15
    char c;         // 16~17
};
// 24 

struct B{
    char d;         // 0~3 
    int e;          // 4~7
    A a;            // 8~31
};
// 32