C++中的內存對齊
//(32bit,x86環境,vs2010)
struct test
{
char m1;
unsigned int m2;
char m3;
double m4;
char m5;
};
對其執行sizeof(test)，得到值為32，並且我們對裏面每個變量取sizeof，確實是所屬類型的大小，但為什麽不是1+4+1+8+1=15呢，我們執行下面代碼來計算每個變量之間的地址偏移量：
test t;
cout << sizeof(t) << endl;
cout << (unsigned int)(void*)&t.m2 - (unsigned int)(void*)&t.m1 << endl;
cout << (unsigned int)(void*)&t.m3 - (unsigned int)(void*)&t.m2 << endl;
cout << (unsigned int)(void*)&t.m4 - (unsigned int)(void*)&t.m3 << endl;
cout << (unsigned int)(void*)&t.m5 - (unsigned int)(void*)&t.m4 << endl;
輸出結果如下
32
4
4
8
8
這是因為結構體內存分配有自己的對齊規則，結構體內存對齊默認的規則如下：
1、 分配內存的順序是按照聲明的順序。
2、 每個變量相對於起始位置的偏移量必須是該變量類型大小的整數倍，不是整數倍空出內存，直到偏移量是整數倍為止。
3、 最後整個結構體的大小必須是裏面變量類型最大值的整數倍。
分析上面test結構體
1、 分配m1，此時偏移量是0，整數倍，分配1個字節
2、 分配m2，此時偏移量為1，int型大小為4，不是整數倍，因此先跳過3個字節，此時偏移量為4，達到整數倍，分配m2的四個字節，因此這個步驟分配了7個字節
3、 分配m3,此時的偏移量為8，m3只需要1個字節，整數倍，分配1個字節
4、 分配m4，此時偏移量為9，double型是8個字節，不是整數倍，下一個整數倍是16，因此先跳過7個字節，再分配m4，該步驟共分配了15個字節。
5、 分配m5，此時的偏移量為24，是整數倍，分配1個字節
6、 此時一共分配了25個字節，但總大小要是最大類型大小的整數倍，double為最大類型，是8，最近的是32，因此該步驟要再分配7個字節。
當然上面只是編譯器默認的分配規則，我們可以通過下面幾個方法改變結構體的大小
1、 改變結構體中變量的聲明順序，按照類型大小從小到大的順序聲明，占用的空間就會比較小。
2、 我們可以使用#pragma修改這個規則, #pragma是C++的一個預處理指令，它有很多作用，其中一個作用就是修改分配規則。在上面代碼的結構體定義前面添加：
#pragma pack(1)
運行結果如下
15
1
4
1
8
改為#pragma pack(2)時如下
18
2
4
2
8
添加了#pragma pack(n)後規則就變成了下面這樣：
1、 偏移量要是n和當前變量大小中較小值的整數倍
2、 整體大小要是n和最大變量大小中較小值的整數倍
3、 n值必須為1,2,4,8…，為其他值時就按照默認的分配規則
註意：其實最開始的例子也是按照這樣的規則，只是它使用的是系統默認的n值，默認為8，vs中的路徑為Project]|[Settings],c/c++選項卡Category的Code Generation選項的Struct Member Alignment。
#pragma pack的常用用法如下
1、#pragma pack(push, n) //將當前對齊值值設為n,並將之前的對齊值壓棧保存
2、#pragma pack(n)//將當前對齊值設為n，不保存之前值
3、#pragma pack()//將當前對齊值恢復到默認8
4、#pragma pack(pop)//如果棧有值，就以棧頂值出棧並設為為當前值，棧裏沒有值否則就不變
5、#pragma pack(pop, n)// 如果棧有值，就以棧頂值出棧，將當前對齊值設為n
除了結構體，聯合和類也是這樣的。
為什麽要對齊呢，現代計算機中內存空間都是按照byte劃分的，從理論上講似乎對任何類型的變量的訪問可以從任何地址開始，但實際情況是在訪問特定變量的時候經常在特定的內存地址訪問，這就需要各類型數據按照一定的規則在空間上排列，而不是順序的一個接一個的排放，這就是對齊。 對齊的作用和原因：各個硬件平臺對存儲空間的處理上有很大的不同。一些平臺對某些特定類型的數據只能從某些特定地址開始存取。其他平臺可能沒有這種情況，但是最常見的是如果不按照適合其平臺要求對數據存放進行對齊，會在存取效率上帶來損失。比如有些平臺每次讀都是從偶地址開始，如果一個int型（假設為32位系統）如果存放在偶地址開始的地方，那麽一個讀周期就可以讀出，而如果存放在奇地址開始的地方，就可能會需要2個讀周期，並對兩次讀出的結果的高低字節進行拼湊才能得到該int數據。顯然在讀取效率上下降很多。這也是空間和時間的博弈。一般我們寫程序的時候，不需要考慮對齊問題。編譯器會替我們選擇適合目標平臺的對齊策略。
代碼中關於對齊的隱患，很多是隱式的。比如在強制類型轉換的時候。例如：
unsigned int i = 0xFFFFFFFF;
cout << hex << i << endl;
char *p = NULL;
unsigned short *p1=NULL;
//p= reinterpret_cast<unsigned char *>(&i);
p= (char *)(&i);
*p=0x00;
cout << hex << i << endl;
p1=(unsigned short *)(p+1);
*p1=0x0000;
cout << hex << i << endl;
輸出結果如下
ffffffff
ffffff00
ff000000
最後兩句代碼，從奇數邊界去訪問unsignedshort型變量，顯然不符合對齊的規定。
C++中的內存對齊