:c/c++ 内存对齐 sizeof

   一篇讲对齐比较好的文章，转贴如下:
大致标注一二:
1.内存对齐:计算机系统对基本类型数据在内存中存放的位置有限制，它们会要求这些数据的首地址的值是某个数k(通常它为4或8)的倍数k则被称为该数据类型的对齐模数(alignment modulus)
2.不同编译器默认的最大对齐字节数是不一样的,比如vc==8,gcc==4,可以通过#progma pack (n)来修改,分析程序的时候要注意编译器的区别
3.一个结构体里面,按照alignment modulus最大的数据成员来进行对齐,超过编译器规定最大的对齐字节个数,按编译器最大对齐字节个来
4.double类型在vc里面alignment modulus == 8,而在gcc里面由于默认最大对齐个数是4,不设置的话,alignment modulus == 4
5.因为数组各元素之间不能有空隙,所以{int a;char b;}
这种情况,默认在VC里面也需要占8个字节.

   正文如下：

   当在C中定义了一个结构类型时，它的大小是否等于各字段(field)大小之和？编译器将如何在内存中放置这些字段？ANSI C对结构体的内存布局有什么要求？而我们的程序又能否依赖这种布局？这些问题或许对不少朋友来说还有点模糊，那么本文就试着探究它们背后的秘密。
次递增的，并且第一个字段的首地址等于整个结构体实例的首地址。比如有这样一个结构体：
 
  struct vector{int x,y,z;} s;
  int *p,*q,*r;
  struct vector *ps;
 
  p = &s.x;
  q = &s.y;
  r = &s.z;
  ps = &s;

    这时，有朋友可能会问:"标准是否规定相邻字段在内存中也相邻?"。 唔，对不起，ANSI C没有做出保证，存布局图？哦，当然不是。不过先让我们从这个问题中暂时抽身，关注一下另一个重要问题————内存对齐。

个数k(通常它为4或8)的倍数，这就是所谓的内存对齐，而这个k则被称为该数据类型的对齐模数(alignment 比T强(严格)，而称T比S弱(宽松)。这种强制的要求一来简化了处理器与内存之间传输系统的设计，二来可以提升字节的数据，假如软件能保证double类型的数据都从8倍数地址开始，那么读或写一个double类型数据就只需要要求的8字节内存块上。某些处理器在数据不满足对齐要求的情况下可能会出错，但是Intel的IA32架构的处理器对齐。Win32平台下的微软C编译器(cl.exe for 80x86)在默认情况下采用如下的对齐规则: 任何基本数据类型T，而char类型数据(1字节)则可以从任何一个地址开始。Linux下的GCC奉行的是另外一套规则(在资料中查得，并过2字节的数据类型(比如long,double)都以4为对齐模数。

尾部的填充区大小之和。嗯？填充区？对，这就是为了使结构体字段满足内存对齐要求而额外分配给结构体的空最严格的那个宽松，可以更严格(但此非强制要求，VC7.1就仅仅是让它们一样严格)。我们来看一个例子(以下所/pack选项):

    假设MS1按如下方式内存布局(本文所有示意图中的内存地址从左至右递增):
       _____________________________
       |       |                   |
       |   a   |        b          |
       |       |                   |
       +---------------------------+
 Bytes:    1             4

址一定是4(int类型的对齐模数)的倍数。那么上述内存布局中的b字段能满足int类型的对齐要求吗？嗯，当然不的方案：

    这个方案在a与b之间多分配了3个填充(padding)字节，这样当整个struct对象首地址满足4字节的对齐要求址的偏移就是4。非常好理解，对吗？现在我们把MS1中的字段交换一下顺序:

    或许你认为MS2比MS1的情况要简单，它的布局应该就是

    因为MS2对象同样要满足4字节对齐规定，而此时a的地址与结构体的首地址相等，所以它一定也是4字节对齐任何类型(包括自定义结构类型)的数组所占空间的大小一定等于一个单独的该类型数据的大小乘以数组元素的个
|<-    array[1]     ->|<-    array[2]     ->|<- array[3] .....

__________________________________________________________
|             |       |              |      |
|     a       |   b   |      a       |   b  |.............
|             |       |              |      |
+----------------------------------------------------------
Bytes:  4         1          4           1

见这种方案在定义结构体数组时无法让数组中所有元素的字段都满足对齐规定，必须修改成如下形式:

    现在无论是定义一个单独的MS2变量还是MS2数组，均能保证所有元素的所有字段都满足对齐规定。那么    好的，现在你已经掌握了结构体内存布局的基本准则，尝试分析一个稍微复杂点的类型吧。

    我想你一定能得出如下正确的布局图:
        
        padding 
           |
      _____v_________________________________
      |   |/|     |/////////|               |
      | a |/|  b  |/padding/|       c       |
      |   |/|     |/////////|               |
      +-------------------------------------+
Bytes:  1  1   2       4            8
          
    sizeof(short)等于2，b字段应从偶数地址开始，所以a的后面填充一个字节，而sizeof(double)等于8，c字段的对齐要求了。sizeof(MS3)等于16，b的偏移是2，c的偏移是8。接着看看结构体中字段还是结构类型的情  typedef struct ms4
  {
     char a;
     MS3 b;
  } MS4;

7个字节，因此MS4的布局应该是:
       _______________________________________
       |       |///////////|                 |
       |   a   |//padding//|       b         |
       |       |///////////|                 |
       +-------------------------------------+
 Bytes:    1         7             16

    在实际开发中，我们可以通过指定/Zp编译选项来更改编译器的对齐规则。比如指定/Zpn(VC7.1中n可以是1则与默认的一样，但是大于n个字节的数据类型的对齐模数被限制为n。事实上，VC7.1的默认对齐选项就相当于项，也不要在16位平台上指定/Zp4和/Zp8(想想为什么？)。改变编译器的对齐选项，对照程序运行结果重新分析    到了这里，我们可以回答本文提出的最后一个问题了。结构体的内存布局依赖于CPU、操作系统、编译器及编想你为别人提供一个开放源码的库)，那么除非绝对必需，否则你的程序永远也不要依赖这些诡异的内存布局。顺误。如果你的程序确实有很难理解的行为，不防仔细检查一下各个模块的编译选项。

量节省内存空间。

参考资料: