结构体对齐(转贴)

转自：http://www.cppblog.com/iuranus/archive/2009/08/31/71388.html
   刚刚完成一个文件的迁移程序，其中遇到了结构体对齐的问题，所以拿出来说说，与各位博友们分享。

我的程序很简单，就是把之前通过一个结构体fwrite到文件A里的内容读出，然后转给另一个结构体保存。程序是简单，但我担心的是之前把结构体fwrite到文件A的程序对齐结构体规则是怎样的？一定要知道它吗? 当然了，如果那个程序结构体是按照1对齐写入的，我的程序结构体是按照4对齐读入，那不就糟了！

      这里我引入结构体对齐的概念，也可以说是内存对齐了。为什么要内存对齐呢，就是方便CPU寻址了，具体原因大家要参考计算机体系结构了。先看一个内存对齐的例子：

      struct example1{

           char a;

           double b;

           long l;

};

      struct example2{

           char a;

           long l;

           double b;

};

大家算算结构体大小，初次接触的博友可能对答案有点惊讶，VC编译， sizeof后结果分别是：24，16。 同样是的结构体，成员换了顺序，大小就不同了。其实内存对齐有个规则，只要知道了，就OK。那么以下5点是关键

1．          内存对齐与编译器设置有关，首先要搞清编译器这个默认值是多少

2．          如果不想编译器默认的话，可以通过#pragma pack(n)来指定按照n对齐

3．          每个结构体变量对齐，如果对齐参数n(编译器默认或者通过pragma指定)大于该变量所占字节数(m)，那么就按照m对齐，内存偏移后的地址是m的倍数，否则是按照n对齐，内存偏移后的地址是n的倍数。也就是最小化长度规则

4．          结构体总大小: 对齐后的长度必须是成员中最大的对齐参数的整数倍。最大对齐参数是从第三步得到的。

5．          补充：如果结构体A中还要结构体B，那么B的对齐方式是选它里面最长的成员的对齐方式

所以计算结构体大小要走三步，首先确定是当前程序按照几对齐(参照1，2点)，接着计算每个结构体变量的大小和偏移(参照3，5)，最后计算结构体总大小（参照4）。

      先算算example1吧，假设编译器是以16对齐的

      1．确定按照几对齐: 16;

      2．确定每个成员的偏移：a 占一个字节，16>1, 按照1对齐，起始位置0，0%1 = 0，那么a就存在0位置；b占8个字节，16>8，按照8对齐，起始位置就不能是1了，因为要按照8对齐，所以最近的偏移起始位置是8， 8%8 =0, 那么b就存在位置8-15的位置；l占4个字节，16>4，按照4对齐，起始位置16， 16%4=0，那么l就存在位置16-19的位置。所以结构体从0到19一共占用20个字节

      3．结构体总大小：成员中最大的对齐参数是b的8对齐，所以20％8!=0, 24刚好。

      真的很搞！同理计算example2应该是16；

     再举个结构体嵌套的例子吧，

#pragma pack(push)

#pragma pack(8)

struct test1{

      int a;

      char b;

      int c[20]

long l;

} ;

struct test2{

      char a1;

      char a2;

      struct test1 t1;

      double b1;

}

#pragma pack(pop)

先计算test1, 8对齐，a占用0-3，b占用4，c占用8－87，l占用88－91，一共92个字节。成员中最大的对齐参数是int了92%4=0;

再计算test2, a1z占用0，a2占用1，t1呢，4 % 4 (test1里面最长的成员的对齐方式) = 0, 4-95，b1占96到103；一共104个字节，成员中最大的对齐参数是double了104%8=0; 所以是104.

      那关于我文章开头提到的那个文件转换，我现在只要知道原始程序是按照什么对齐的，然后在新程序中指定按照几对齐就可以了，哈哈！            
      
      挤时间写的，有的地方有遗漏，请各位指正！