C内存对齐

#include <stdio.h>

#pragma pack(4)
struct test
{
	int a;
	char b;
//	char reserve1;
	short c;
	char d;
//	char reserve2[3];
};
#pragma pack()


int main(void)
{
	printf("pack(4)=%d\n", sizeof(test));
	struct test t[2];

	return 0;
}

上面代码在VC6.0环境中编写，接下来有三个问题：1、加上如代码所示的注释，最终程序输出多少？2、去掉代码中的注释，最终程序输出多少？3、去掉#pragma pack(4)和#pragma pack()语句后再运行程序，最终输出多少？

 

 

这里给出最终答案为：pack(4)=12

对！上面3个问题的答案均一样！这是为什么呢？

    首先，要明白上述代码要说明的一个问题即是题目所示——“内存对齐”，为什么要进行内存对齐呢？根本原因在于CPU访问数据的效率问题。

    对齐跟数据在内存中的位置有关。如果一个变量的内存地址正好位于它长度的整数倍，他就被称做自然对齐。比如在32位cpu下，假设一个整型变量的地址为0x00000004，那它就是自然对齐的。假设某个整型变量的地址不是自然对齐，比如为0x00000002，则CPU如果取它的值的话需要访问两次内存，第一次取从0x00000002-0x00000003的一个short，第二次取从0x00000004-0x00000005的一个short然后组合得到所要的数据，如果变量在0x00000003地址上的话则要访问三次内存，第一次为char，第二次为short，第三次为char，然后组合得到整型数据。而如果变量在自然对齐位置上，则只要一次就可以取出数据。

    回到上面问题，首先对于#pragma pack伪指令语句，其意义在于声明在其下定义的结构体变量的对齐方式，程序中#pragma pack(4)，即表达下面的结构体中的变量以4字节对齐，而#pragma pack()意思为取消对齐方式，它们是成对出现。当然如果在程序中只使用#pragma pack(4)也是可以的，那就是说明在本源文件中，该伪指令下的结构均为4字节对齐方式。至于第3个问题为什么取消和加上这两个伪指令结果都一样，是因为VC6.0编译器默认为4字节对齐方式。接下来分析下第1个问题，为什么会输出12？首先在x86的32位机器上我们要知道如下信息：

sizeof(char) = 1;

sizeof(short) = 2;

sizeof(int) = 4;

sizeof(float) = 4;

sizeof(double) = 8;

那接下来就好办了，在test结构体中定义了4个变量，第一个int型变量a显然占4个字节，第二个char型变量b占1个字节，第三个short型变量c占2个字节，第四个char型变量d占1个字节。总的字节数为：4+1+2+1 = 8。不对，明明输出是12啊？这里即是内存对齐搞的鬼了，假如该结构地址为0x00000000，那么第一个变量a的由于占4个字节，则其存储的区域为0x00000000~0x00000003对于第二个变量b，其本身占用1个字节，其占用的地址为:0x00000004；第三个变量c，其本身占用2个字节，复核0x00000006%2=0，则其应占用的地址为0x00000006~0x00000007，地址0x00000005需空出；对于第四个变量d，其本身占用1个字节，则其占用地址为0x00000008，因此总的有效占用字节为：4+2+2+1=9，为什么还是不是12呢?注意由于结构与结构之间还存在对齐，因此在该结构体末尾需加上3个字节补齐，即总的字节为12。