内存对齐

今天在看结构体和共用体部分的时候，遇到了一个新名词“内存对齐”。先引入问题吧。如下：

struct student
{
	char name[20];
	int age;
	char sex;
	char phone[15];
};
struct student p1;

sizeof(p1)=？
这个很简单得出答案，即20+4+1+15=40Byte。如果将phone[15]改为phone[16]，结果是44。难道不是41吗？

这里便要引入内存对齐的概念。内存为了提高访问效率，便规定以结构体中最大的基本单位长度为对齐标准。即实际分配的内存大小是对齐标准的整数倍（必要条件）。在上面的结构体中，最大的基本类型是int。因此以4Byte为对其标准。所以实际内存大小应该为4的整数倍，即为44Byte.

也许你有疑惑：name[20]不是要20Byte吗，为什么以4Byte为对齐标准？请注意这里的基本类型。name[20]是一个字符串数组，数组属于复合的数据类型。复合的数据类型还有结构体，共用体。基本的数据类型是整型，字符型，浮点型。如果你还有不解，那么看下题：

struct score
{
	float english;
	float math;
	float computer；
};
struct student
{
	char name[10];
	int age;
	char sex;
	struct score st_score;
};

在student结构体中含有数据类型为struct score这样的变量。struct score的大小为12Byte，也是struct student结构体中最大的数据类型，但是我们的对齐标准是4Byte，就如我们刚说的那样，内存的对齐标准是取结构体中最大的基本数据类型，这里我们取sizeof(int)。

再看下面的问题：

union data1
{
	int i;
	char c;
	char str[9];
};
struct data2
{
	int i;
	char c;
	char str[9];
};

sizeof(struct data1)=? sizeof(struct data2)=?
对于前者，由于共用体的存储大小由最大的成员来决定，因此上题中共用体的存储大小为9Byte，考虑到内存对齐，它以sizeof(int)=4Byte来对齐，因此实际内存分配大小是12Byte。对于后者，存储大小是4+1+9=14Byte，这个结构体以4对齐，因此实际分配大小为16Byte。

现在你应该对于共用体和结构体的内存对齐有所了解了。那么再接着往下看：

struct data
{
	char c;
	double d;
	char ch;
}

sizeof(struct data)=?
有了上面的理解，10肯定不会是答案，那么会是16吧。也错。正确答案是24。你可能会感到莫名其妙：按照上面所说的方法，以8为对齐标准，那么10不是8的倍数，那就是16呀。为什么呢？请你耐心看下面。

首先我们知道结构体变量是分配的连续内存空间。d毫无疑问是分配8Byte，对于d“前面”的c，按照对齐标准我们应该分配8Byte,而d后面的ch，按照对齐标准也应该分配8Byte。因此结果是24。

如果这样：

struct data
{
	double d;
	char c;
	char ch;
}

sizeof(struct data)=16。

因为内存没必要分别为c和ch分配8Byte来进行对齐，将它们放在一个8byte里就可以实现内存对齐。上面在引入内存对齐概念的时候，我用括号特别注释必要条件便是说明此处内容。