C++中的内存对齐

C++的一道题

#include "iostream"
#include "string"
using namespace std;
//#pragma pack(1)   
struct student
{
	char  name[17];
	double j;
	char sex;
	char g;
	char h;
	    
}stu;

struct s
{
	char name[10];
	int age;
	int num;
	int a;
	char m;	    
}s;

void main(){
	cout << "stu:"<< sizeof(stu) <<endl;
	cout << "s:" << sizeof(s) << endl;
}

首先看看windows平台下微软C编译器的相关内存对齐的规则：
　　1) 结构体变量的首地址是其最长基本类型成员的整数倍；

　　备注：编译器在给结构体开辟空间时，首先找到结构体中最宽的基本数据类型，然后寻找内存地址能是该基本数据类型的整倍的位置，作为结构体的首地址。将这个最宽的基本数据类型的大小作为上面介绍的对齐模数。

　　2) 结构体每个成员相对于结构体首地址的偏移量（offset）都是成员大小的整数倍，如有需要编译器会在成员之间加上填充字节（internal adding）；

　　备注:为结构体的一个成员开辟空间之前，编译器首先检查预开辟空间的首地址相对于结构体首地址的偏移是否是本成员的整数倍，若是，则存放本成员，反之，则在本成员和上一个成员之间填充一定的字节，以达到整数倍的要求，也就是将预开辟空间的首地址后移几个字节。

　　3) 结构体的总大小为结构体最宽基本类型成员大小的整数倍，如有需要，编译器会在最末一个成员之后加上填充字节（trailing padding）。

　　备注：结构体总大小是包括填充字节，最后一个成员满足上面两条以外，还必须满足第三条，否则就必须在最后填充几个字节以达到本条要求。

　　4) 结构体内类型相同的连续元素将在连续的空间内，和数组一样。

　　5) 如果结构体内，存在长度大于处理器位数的元素，那么就以处理器的倍数为对齐单位；否则，如果结构体内的元素的长度都小于处理器位数的时候，便以结构体里面最长的数据元素为对齐单位。
再看如何对齐并且计算结构体或者联合体长度：
　　1、数据成员对齐规则：结构(struct)(或联合(union))的数据成员，第一个数据成员放在offset为0的地方，以后每个数据成员的对齐按照#pragma pack指定的数值和这个数据成员自身长度中，比较小的那个进行。
　　2、结构(或联合)的整体对齐规则：在数据成员完成各自对齐之后，结构(或联合)本身也要进行对齐，对齐将按照#pragma pack指定的数值和结构(或联合)最大数据成员长度中，比较小的那个进行。

　　3、结合1、2可推断：当#pragma pack的n值等于或超过所有数据成员长度的时候，这个n值的大小将不产生任何效果。

了解这些后我们来看看上面这个题目
首先这个结构体中最长的数据类型为int类型，在32位windows平台下int类型为4个字节，故本例子中结构体以4个字节对齐。
数据成员的对齐
struct student
{
char name[10]; // char类型为1个字节，小于4个字节，按1字节对齐，存放在【0,9】
int age; // 按4字节对齐，因为目前偏移量不能满足是4的倍数，故需要填充2个字节，存放在【12,15】
int num; //4字节对齐，存放在【16,19】
int a; //4字节对齐，存放在【20,23】
char m; //1字节对齐，存放在【24】
}stu;
结构体对齐：
最后的偏移地址25不是4的倍数，填充3个字节后，满足条件。
故该结构体长度为28

另外需要注意的是每个特定平台上的编译器都有自己的默认“对齐系数”(也叫对齐模数)。程序员可以通过预编译命令#pragma pack(n)，n=1,2,4,8,16来改变这一系数，其中的n就是你要指定的“对齐系数”。
通过该预编译命令指定的对齐系数不需要上面的规则来判断对齐系数。