1. 默認字節對齊

• 在所有結構體成員的字節長度都沒有超出操作系統基本字節單位(32位操作系統是4,64位操作系統是8)的情況下
  按照結構體中字節最大的變量長度來對齊；
• 若結構體中某個變量字節超出操作系統基本字節單位
  那么就按照系統字節單位來對齊。

注意：
并不是32位就直接按照4個字節對齊，64位就按照8個字節對齊。

2. 為什么存在字節對齊

2.1 了解 CPU 一次讀取內存數

CPU 一次能讀取多少內存要看數據總線是多少位

• 如果是16位，則一次只能讀取 2 個字節
• 如果是32位，則可以讀取 4 個字節，并且 CPU 不能跨內存區間訪問。

例子：

假設有這樣一個結構體如下：

struct st3
{
    char a;
    int b;
};
//在32位系統下，它就應該是8個字節的。

假設地址空間是類似下面這樣的：

• 在沒有字節對齊的情況下，

  1. 變量 a 就是占用了 0x00000001 這一個字節，而變量b則是占用了 0x00000002~0x000000005 這四個字節
  2. 此時 cpu 如果想從內存中讀取變量 b，首先要從變量 b 的開始地址 0x00000002讀到 0x0000004，然后再讀取一次 0x00000005 這個字節，相當于讀一個 int，cpu 從內存讀取了兩次。

• 如果進行字節對齊的話

  1. 變量 a 還是占用了 0x00000001 這一個字節，而變量 b 則是占用了 0x00000005~0x00000008 這四個字節
  2. 此時 cpu 要讀取變量 b 的話，就直接一次性從 0x00000005 讀到 0x00000008 ，就一次全部讀取出來了。

總結：

• 字節對齊的根本原因其實在于 cpu 讀取內存的效率問題，對齊以后，cpu讀取內存的效率會更快。
• 對齊的時候 0x00000002~0x00000004 這三個字節是浪費的，所以字節對齊實際上也有那么點以空間換時間的意思，具體寫代碼的時候怎么選擇，其實是看個人的。

3. 編碼時手動設置對齊

兩種。

3.1 代碼里添加預編譯標識 pragma pack(n)

3.1.1 用法

• 使用預編譯指令 #pragma pack (n) 來告訴編譯器，使用我們指定的對齊值來取代缺省的。
• 對齊的算法： 隨編譯器變化

//用法如下
#pragma pack(n)//表示它后面的代碼都按照n個字節對齊
struct st3
{
    char a;
    int b;
};
#pragma pack()//取消按照n個字節對齊，是對#pragma pack(n)的一個反向操作

3.1.2 例子

#include <stdio.h>

#pragma pack(1)//表示它后面的代碼都按照n個字節對齊
struct st3
{
    char a;
    int b;
};
#pragma pack()//取消按照n個字節對齊，是對#pragma pack(n)的一個反向操作

#pragma pack(2)//表示它后面的代碼都按照n個字節對齊
struct st4
{
    char a;
    int b;
};
#pragma pack()//取消按照n個字節對齊，是對#pragma pack(n)的一個反向操作

int main()
{
   	
    printf("%d\n",sizeof(struct st3) );
    printf("%d\n",sizeof(struct st4) );
	
   	return 0;
}

3.2 定義結構體時指定__attribute__((packed))

3.2.1 用法

• __attribute__ ((packed)) 的作用就是告訴編譯器取消結構在編譯過程中的優化對齊,按照實際占用字節數進行對齊，是GCC特有的語法。這個功能是跟操作系統沒關系，跟編譯器有關.

//用法如下
struct bbb
{
   char a;
   int b;
}__attribute__((packed));//直接按照實際占用字節來對齊，其實就是相當于按照1個字節對齊了
//這里計算sizeof(st3)=5

3.2.2 例子

#include <stdio.h>

struct st3
{
   char a;
   int b;
}__attribute__((packed));

struct __attribute__((packed)) st4
{
	int b;
	char a;
};

int main()
{
   	
    printf("%d\n",sizeof(struct st3) );
    printf("%d\n",sizeof(struct st4) );
	
   	return 0;
}