C語言中的結(jié)構(gòu)體數(shù)據(jù)存儲-對齊規(guī)則

　　(1)什么是字節(jié)對齊

　　一個變量占用 n 個字節(jié)，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， 
    對于結(jié)構(gòu)體，這個 n 取其成員種的數(shù)據(jù)類型占空間的值最大的那個。

    即：A1存儲地址addr1%A1對齊值=0，A2按順序后延，如果下一個地址addr2%A2!=0就補(bǔ)空，后移存儲地址addr3。若addr3%A2!=0，繼續(xù)后移。
    同時，每個內(nèi)存塊為最大的對齊值N,不滿的要補(bǔ)空。
   
    結(jié)構(gòu)體中有結(jié)構(gòu)體，把內(nèi)中的結(jié)構(gòu)體拆開看。 

　　(2)為什么要字節(jié)對齊

　　內(nèi)存空間是按照字節(jié)來劃分的，從理論上說對內(nèi)存空間的訪問可以從任何地址開始，但是在實(shí)際上不同架構(gòu)的CPU為了提高訪問內(nèi)存的速度，就規(guī)定了對于某些類型的數(shù)據(jù)只能從特定的起始位置開始訪問。這樣就決定了各種數(shù)據(jù)類型只能按照相應(yīng)的規(guī)則在內(nèi)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(nèi)存地址都從偶數(shù)地址開始，對于一個int型(假設(shè)32位系統(tǒng))，如果從偶數(shù)地址開始的地方存放，這樣一個讀周期就可以讀出這個int數(shù)據(jù)，但是如果從奇數(shù)地址開始的地址存放，就需要兩個讀周期，并對兩次讀出的結(jié)果的高低字節(jié)進(jìn)行拼湊才能得到這個int數(shù)據(jù)，這樣明顯降低了讀取的效率。

　　(3)如何進(jìn)行字節(jié)對齊

　　每個成員按其類型的對齊參數(shù)(通常是這個類型的大小)和指定對齊參數(shù)(不指定則取默認(rèn)值)中較小的一個對齊，并且結(jié)構(gòu)的長度必須為所用過的所有對齊參數(shù)的整數(shù)倍,不夠就補(bǔ)空字節(jié)。

　　這個規(guī)則有點(diǎn)苦澀，可以把這個規(guī)則分解一下，前半句的意思先獲得對齊值后與指定對齊值進(jìn)行比較,其中對齊值獲得方式如下：

　　1. 數(shù)據(jù)類型的自身對齊值為：對于char型數(shù)據(jù)，其自身對齊值為1，對于short型為2，對于int, long, float類型，其自身對齊值為4，對于 double 類型其自身對齊值為8，單位為字節(jié)。

　　2.結(jié)構(gòu)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(rèn)值。

　　后半句的意思是主要是針對于結(jié)構(gòu)體的長度而言，對于結(jié)構(gòu)體，它可能使用了多種數(shù)據(jù)類型，那么這句話翻譯成對齊規(guī)則： 每個成員的起始地址 % 自身對齊值 = 0，如果不等于 0 則地址后移直到符合規(guī)則，前面的補(bǔ)空達(dá)到對齊值。

　　換句話說，對于結(jié)構(gòu)體而言，結(jié)構(gòu)體在在內(nèi)存的存放順序用如下規(guī)則即可映射出來：

　　(一)單獨(dú)的每個成員的起始地址 % 每個成員的自身對齊值 = 0，如果不等于 0 就后移，前面補(bǔ)空使得每個成員內(nèi)存塊為結(jié)構(gòu)體中最大的對齊值。

　　(二)結(jié)構(gòu)體的長度必須為結(jié)構(gòu)體的自身對齊值的整數(shù)倍,不夠就補(bǔ)空字節(jié)。
舉例：
 typedef struct
{
 char aa;
 short ab;
 char ac;
 long ad;
}A;
sizeof(A) 結(jié)果為： 12 內(nèi)存位置為: $*$$  $***  $$$$ 注意：每個成員首地址必須為自身對齊值的整數(shù)倍。
 

typedef struct
{
 long ba;
 short bb;
 long bc;
 char bd;
 short be;
}B;
sizeof(B)結(jié)果為：16  內(nèi)存位置為：$$$$ $$** $$$$ $*$$   

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

}C;
sizeof(C)結(jié)果為：28  內(nèi)存位置為：$$$$ $*$$ $*$$ $*** $$$$ $*$$ $$$$