詳解C語言字節(jié)對齊

　　一、什么是對齊，以及為什么要對齊：

　　1. 現(xiàn)代計算機中內(nèi)存空間都是按照byte劃分的，從理論上講似乎對任何類型的變量的訪問可以從任何地址開始，但實際情況是在訪問特定變量的時候經(jīng)常在特定的內(nèi)存地址訪問，這就需要各類型數(shù)據(jù)按照一定的規(guī)則在空間上排列，而不是順序的一個接一個的排放，這就是對齊。

　　2. 對齊的作用和原因：各個硬件平臺對存儲空間的處理上有很大的不同。一些平臺對某些特定類型的數(shù)據(jù)只能從某些特定地址開始存取。其他平臺可能沒有這種情況，但是最常見的是如果不按照適合其平臺的要求對數(shù)據(jù)存放進行對齊，會在存取效率上帶來損失。比如有些平臺每次讀都是從偶地址開始，如果一個int型(假設為 32位)如果存放在偶地址開始的地方，那么一個讀周期就可以讀出，而如果存放在奇地址開始的地方，就可能會需要2個讀周期，并對兩次讀出的結(jié)果的高低 字節(jié)進行拼湊才能得到該int數(shù)據(jù)。顯然在讀取效率上下降很多。這也是空間和時間的博弈。

　　二、對齊的實現(xiàn)

　　通常，我們寫程序的時候，不需要考慮對齊問題。編譯器會替我們選擇適合目標平臺的對齊策略。當然，我們也可以通知給編譯器傳遞預編譯指令而改變對指定數(shù)據(jù)的對齊方法。

　　但是，正因為我們一般不需要關心這個問題，所以因為編輯器對數(shù)據(jù)存放做了對齊，而我們不了解的話，常常會對一些問題感到迷惑。最常見的就是struct數(shù)據(jù)結(jié)構的sizeof結(jié)果，出乎意料。為此，我們需要對對齊算法所了解。

　　對齊的算法：

　　由于各個平臺和編譯器的不同，現(xiàn)以本人使用的gcc version 3.2.2編譯器(32位x86平臺)為例子，來討論編譯器對struct數(shù)據(jù)結(jié)構中的各成員如何進行對齊的。

　　設結(jié)構體如下定義：

　　struct A {

　　int a;

　　char b;

　　short c;

　　};

　　結(jié)構體A中包含了4字節(jié)長度的int一個，1字節(jié)長度的char一個和2字節(jié)長度的short型數(shù)據(jù)一個。所以A用到的空間應該是7字節(jié)。但是因為編譯器要對數(shù)據(jù)成員在空間上進行對齊。

　　所以使用sizeof(strcut A)值為8。

　　現(xiàn)在把該結(jié)構體調(diào)整成員變量的順序。

　　struct B {

　　char b;

　　int a;

　　short c;

　　};

　　這時候同樣是總共7個字節(jié)的變量，但是sizeof(struct B)的值卻是12。

　　下面我們使用預編譯指令#pragma pack (value)來告訴編譯器，使用我們指定的對齊值來取代缺省的。

　　#pragma pack (2) /*指定按2字節(jié)對齊*/

　　struct C {

　　char b;

　　int a;

　　short c;

　　};

　　#pragma pack () /*取消指定對齊，恢復缺省對齊*/

　　sizeof(struct C)值是8。

　　修改對齊值為1：

　　#pragma pack (1) /*指定按1字節(jié)對齊*/

　　struct D {

　　char b;

　　int a;

　　short c;

　　};