结构体字节对齐

什么是对齐？为什么要对齐？

现代计算机中内存空间都是按照byte划分的，从理论上讲似乎对任何类型的变量的访问可以从任何地址开始，但实际情况是在访问特定变量的时候经常在特定的内存地址访问，这就需要各类型数据按照一定的规则在空间上排列，而不是顺序的一个接一个的排放，这就是对齐。
如果不按照适合其平台要求对数据存放进行对齐，会在存取效率上带来损失。比如有些平台每次读都是从偶地址开始，如果一个int型（假设为32位系统）如果存放在偶地址开始的地方，那么一个读周期就可以读出，而如果存放在奇地址开始的地方，就可能会需要2个读周期，并对两次读出的结果的高低字节进行拼凑才能得到该int数据。显然在读取效率上下降很多。

#pragma pack()语法

#pragma pack 的主要作用就是改变编译器的内存对齐方式，这个指令在网络报文的处理中有着重要的作用，#pragma pack(n)是他最基本的用法，其作用是改变编译器的对齐方式，不使用这条指令的情况下，编译器默认采取#pragma pack(8)也就是8字节的默认对齐方式，n值可以取（1， 2， 4， 8， 16）中任意一值。
我们常说编译器默认8字节对齐我们怎么知道的呢？#pragma pack(show)显示当前内存对齐的字节数。显示当前packing aligment的字节数，以warning message的形式显示。

结构体对齐的规则

原则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。（即pack指定的值和成员自身比较，小的那个整数倍对齐）

原则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。（即pack指定的值和最大成员自身比较，小的那个整数倍对齐）

原则3：结构体作为成员：如果一个结构里有某些结构体成员，则结构体成员要从其内部最大元素大小的整数倍地址开始存储。

结构体对齐验证

#pragma pack(2)
struct Struct1{
    double a; //0-7
    char b;   //8
    int c;    //起始min(2,4)=2,所以从2的倍数开始 10 11 12 13
    short d;  //14 15
} structOne;  //min(2,8)=2, 2的倍数  16
#pragma pack()

struct Struct2{
    double a; //0-7
    char b;   //8
    int c;    //起始min(8,4)=4,所以从4的倍数开始 12 13 14 15
    short d;  //16 17
} structTwo;  //min(8,8)=8, 8的倍数  24

运行结果：

可以看出此时structOne和structTwo，内部成员变量顺序完全一致，指定了#pragma pack()之后sizeof得到的结果完全不同。

那么如果编译器默认8字节对齐时，成员相同顺序不同，结构体的字节又是多少呢？

#pragma pack(show)
struct Struct1{
    double a; //0-7
    char b;   //8
    int c;    //起始min(8,4)=4,所以从4的倍数开始 12 13 14 15
    short d;  //16 17
} structOne;  //min(8,8)=8, 8的倍数 24;  

struct Struct2{
    double a; //0-7
    int c;    //起始min(8,4)=4,所以从4的倍数开始 8 9 10 11
    char b;   //12
    short d;  //14 15
} structTwo;  //min(8,8)=8, 8的倍数  16