理解数据对齐

  为什么会产生数据对齐问题
  8位CPU 当然不会产生数据对齐问题，当CPU发展到16，32位时，因为CPU的一次内存访问就能取回4个byte（且用32位举例，这个数据理所当然的缓存在相应的32位寄存器中）——里面可能存储了4个1byte的数据，也可能存储了2个2byte的数据……，所以CPU在逻辑上将内存单元寻址地址边界设置为4的倍数（如：0，4，8，12……），这是数据对齐产生的必要条件之一；另一个原因是程序中使用的数据类型并非都是4的倍数，如：char（1byte），short（2byte），int（4byte）等等。让我们考虑一下一个2byte的的变量在内存单元中排布吧：如果这个变量地址为0或1或2，那么CPU一次内存访问就能够取得你的变量；但如果是3的话，很不幸，CPU还得访问一次内存以取得全部数据。
 
 何时考虑 数据对齐
  在程序对性能属性要求严格的情况下，数据对齐是硬件平台需要考虑的问题，它能提高CPU内存的访问速度。现在的大多数编译器会默认对齐程序中用到的数据，所以程序员一般不需要考虑这些问题。但编译器的擅作主张也未必都是一件好事，譬如网络程序为减少通讯的数据量而传输未经对齐的数据，这时对于接收端就不应该做数据的对齐（下面将要举例），这一点需要格外注意。

  举个例子
  这个例子是VC6.0下数据对齐问题中的一个：
 

 
   typedef struct _ipoptionhdr
...{
    unsigned char        code;        // Option type
    unsigned char        len;           // Length of option hdr
    unsigned char        ptr;            // Offset into options
    unsigned long        addr[9];     // List of IP addrs
} IpOptionHeader;

// 用于观察4byte类型变量的每个位
struct type_view
...{
    unsigned char b1_;
    unsigned char b2_;
    unsigned char b3_;
    unsigned char b4_;
} ;

// 数据流
unsigned char buf_[] = "123456789";

type_view *type_view_;
IpOptionHeader *p_ = (IpOptionHeader *)buf_;

type_view_ = (type_view *)&p_->addr[0];

printf("%c, %c, %c, %c",
            type_view_->b1_, type_view_->b2_,
            type_view_->b3_, type_view_->b4_);

// 输出结果
// 5，6，7，8

   其他编译器如果没有数据对齐调整不会出现以上问题，解决如下：

// 强制数据对齐为1
#pragma pack(1)
typedef struct _ipoptionhdr
...{
    unsigned char        code;        // Option type
    unsigned char        len;         // Length of option hdr
    unsigned char        ptr;         // Offset into options
    unsigned long        addr[9];     // List of IP addrs
} IpOptionHeader;
#pragma pack()

//输出结果为：
// 4，5，6，7

   这个例子示例是获取IP路由时用IP选项的数据结构解码串行数据时遇到的数据对齐问题，如果编译器对该数据结构作了对齐处理，那么无论如何都得不到正确的IP地址。