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目录

01 什么是字节对齐？
02 对齐准则又是什么？
03 为什么要字节对齐呢？
04 字节对齐对我们编程有什么启示？

目的

• 了解字节对齐，可以知道如何计算类/结构体的大小。

01 什么是字节对齐？

• 计算机中内存大小的基本单位是字节（byte），理论上来讲，可以从任意地址访问某种基本数据类型，但是实际上，计算机并非逐字节大小读写内存，而是以2,4,或8的倍数的字节块来读写内存，如此一来就会对基本数据类型的合法地址作出一些限制，即它的地址必须是2，4或8的倍数。那么就要求各种数据类型按照一定的规则在空间上排列，这就是对齐。

02 对齐准则又是什么？

• 自对齐：是指该类型成员的起始位置的内存地址必须是自身长度的整数倍。如：int 类型只能以0、4、8…这类的地址开始。
• 程序指定的对齐值：用命令#pragma pack时指定的对齐值。
• 自定义类型的自身对齐：结构体或类的成员中自身对齐值是成员最大值。
• 自定义类型的有效对齐值：自定义类型的自身对齐和指定对齐值中取较小的值。

字节对齐有以下准则：

• 结构体变量的首地址能够被其对齐字节数大小所整除。
• 结构体每个成员相对结构体首地址的偏移都是成员大小的整数倍，如不满足，对前一个成员填充字节以满足。
• 结构体的总大小为结构体对齐字节数大小的整数倍，如不满足，最后填充字节以满足。

struct MyStruct
{char dda; //偏移量为0，满足对齐方式，dda占用1个字节；double dda1;//下一个可用的地址的偏移量为1，不是sizeof(double)=8的倍数，需要补足7个字节才能使偏移量变为8（满足对齐方式），因此VC自动填充7个字节，dda1存放在偏移量为8的地址上，它占用8个字节。int type； //下一个可用的地址的偏移量为16，是sizeof(int)=4的倍数，满足int的对齐方式，所以不需要VC自动填充，type存放在偏移量为16的地址上，它占用4个字节。
}；
//所有成员变量都分配了空间，空间总的大小为1+7+8+4=20，不是结构的节边界数（即结构中占用最大空间的类型所占用的字节数sizeof(double)=8）的倍数，所以需要填充4个字节，以满足结构的大小为sizeof(double)=8的倍数。所以该结构总的大小为：sizeof(MyStruc)为1+7+8+4+4=24。其中总的有7+4=11个字节是VC自动填充的，没有放任何有意义的东西。

03 为什么要字节对齐呢？

• 无论数据是否对齐，大多数计算机还是能够正确工作。

那么为什么还要进行字节对齐呢？最重要的考虑是提高内存系统性能。

• 需要字节对齐的根本原因在于CPU访问数据的效率问题。

• 前面我们也说到，计算机每次读写一个字节块，例如，假设计算机总是从内存中取8个字节，如果一个double数据的地址对齐成8的倍数，那么一个内存操作就可以读或者写，但是如果这个double数据的地址没有对齐，数据就可能被放在两个8字节块中，那么我们可能需要执行两次内存访问，才能读写完成。显然在这样的情况下，是低效的。所以需要字节对齐来提高内存系统性能。

跨平台通信

• 由于不同平台对齐方式可能不同，如此一来，同样的结构在不同的平台其大小可能不同，在无意识的情况下，互相发送的数据可能出现错乱，甚至引发严重的问题。因此，为了不同处理器之间能够正确的处理消息，我们有两种可选的处理方法。

1. 1字节对齐
2. 自己对结构进行字节填充

• 我们可以使用伪指令#pragma pack(n)（n为字节对齐数）来使得结构间一字节对齐。

04 字节对齐对我们编程有什么启示？

• 虽然我们不需要具体关心字节对齐的细节，但是如果不关注字节对齐的问题，可能会在编程中遇到难以理解或解决的问题。

因此针对字节对齐，总结了以下处理建议：

• 结构体成员合理安排位置，以节省空间。
• 跨平台数据结构可考虑1字节对齐，节省空间但影响访问效率。效率之所以降低，是因为：如果存在更大字节数的变量时（比1大），比如int类型，需要进行多次读周期才能将一个int数据拼凑起来。
• 跨平台数据结构人为进行字节填充，提高访问效率但不节省空间。
• 本地数据采用默认对齐，以提高访问效率。

举例

#include <iostream>
#include <stdio.h>
using namespace std;
int main(){struct A{char a;short b;int c;};cout << "size of struct A = " << sizeof(struct A) << endl;;struct B{short b;int c;char a;};cout << "size of struct B = " << sizeof(struct B) << endl;;}

输出：

struct A

struct B