字節對齊--結構體數據類型的存儲

研究問題：

1. 什麼是字節對齊？
2. 爲什麼要字節對齊？
3. 怎樣字節對齊？

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要點：

• 一個變量佔用 n 個字節，則該變量的起始地址必須能夠被 n 整除，即: 每個變量的起始存放地址 % n = 0，
  　　對於結構體，這個 n 取其成員種的數據類型佔空間的值最大的那個。

  　　即：A1存儲地址addr1%A1對齊值=0，A2按順序後延，如果下一個地址addr2%A2!=0就補空，後移存儲地址addr3。若addr3%A2!=0，繼續後移。
  　　同時，每個內存塊爲最大的對齊值N,不滿的要補空。

• 內存空間是按照字節來劃分的，從理論上說對內存空間的訪問可以從任何地址開始，但是在實際上不同架構的CPU爲了提高訪問內存的速度，就規定了對於某些類型的數據只能從特定的起始位置開始訪問。這樣就決定了各種數據類型只能按照相應的規則在內存空間中存放，而不能一個接一個的順序排列。

  　　舉個例子，比如有些平臺訪問內存地址都從偶數地址開始，對於一個int型(假設32位系統)，如果從偶數地址開始的地方存放，這樣一個讀週期就可以讀出這個int數據，但是如果從奇數地址開始的地址存放，就需要兩個讀週期，並對兩次讀出的結果的高低字節進行拼湊才能得到這個int數據，這樣明顯降低了讀取的效率。

• 每個成員按其類型的對齊參數(通常是這個類型的大小)和指定對齊參數(不指定則取默認值)中較小的一個對齊，並且結構的長度必須爲所用過的所有對齊參數的整數倍,不夠就補空字節。
  　　這個規則有點苦澀，可以把這個規則分解一下，前半句的意思先獲得對齊值後與指定對齊值進行比較,其中對齊值獲得方式如下：
  　1. 數據類型的自身對齊值爲：對於char型數據，其自身對齊值爲1，對於short型爲2，對於int, long, float類型，其自身對齊值爲4，對於 double 類型其自身對齊值爲8，單位爲字節。
  　2.結構體自身對齊值：其成員中自身對齊值最大的那個值。
  其中指定對齊值獲得方式如下：

#pragma pack (value)時的指定對齊值value。

　　未指定則取默認值。
　　後半句的意思是主要是針對於結構體的長度而言，對於結構體，它可能使用了多種數據類型，那麼這句話翻譯成對齊規則： 每個成員的起始地址 % 自身對齊值 = 0，如果不等於 0 則地址後移直到符合規則，前面的補空達到對齊值。
　　換句話說，對於結構體而言，結構體在在內存的存放順序用如下規則即可映射出來：
　(一)單獨的每個成員的起始地址 % 每個成員的自身對齊值 = 0，如果不等於 0 就後移，前面補空使得每個成員內存塊爲結構體中最大的對齊值。
　(二)結構體的長度必須爲結構體的自身對齊值的整數倍,不夠就補空字節。

來自 http://www.51hei.com/bbs/dpj-43246-1.html

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截圖展示區：

1. 32位編譯器下：
   舉例：

typedef struct 
{
 char aa;
 short ab;
 char ac;
 long ad;
}A;

　　sizeof(A) 結果爲： 12 內存位置爲: ＄＊＄＄　＄＊＊＊　＄＄＄＄ 注意：每個成員首地址必須爲自身對齊值的整數倍。
2.

typedef struct 
{
 long ba;
 short bb;
 long bc;
 char bd;
 short be;
}B;

sizeof(B)結果爲：16 內存位置爲：＄＄＄＄　＄＄＊＊　＄＄＄＄　＄＊＄＄
3.

typedef struct 
{
 char ca;
 char cb;
 short cc;
 char cd;
 short ce;
 A cf; 
 char cg;
 short ch;
 long ci;
}C;

sizeof(C)結果爲：28 內存位置爲：＄＄＄＄　＄＊＄＄　＄＊＄＄　＄＊＊＊＊　＄＄＄＄　＄＊＄＄　＄＄＄＄
來自 http://www.51hei.com/bbs/dpj-43246-1.html