浅析C语言中的字节对齐

对于不同系统对字节对齐的要求略微有所差异,但是无论哪一个系统都是出于提高CPU和存储器之间的传输效率而采用了字节对齐。我们首先基于IA32体系架构来讨论字节对齐。

在32位Linux下，分2种对齐：以2字节对齐和以4字节对齐。对齐方式主要看所存储的数据类型的大小。2字节的数据类型以2字节地址对齐，大于或者等于4字节的数据类型以4字节对齐，假如数据大小为一个字节，则不用对齐存放。例子：

Struct P1{int i;char c;int j;char d;short s;char t};

对于上述结构体，有如下地址布局。结构体的起始地址假定为0，方块上边的数字为方块的起始地址（最后一个数字20例外，主要是为了显示整个struct的大小）

其中上图各部分含义如下：

这是一个比较有代表性的例子，根据之前的分析，有以下结论：

一、int类型的数据大小为4字节，所以4字节对齐，所以看到结构体中j成员并没有放在偏移地址为5处（int类型需要4字节对齐），而是放在偏移地址为8处，中间为空洞（浪费掉）。

二、char类型的数据大小为1字节，不用对齐，所以看到结构体成员中，char类型的成员是紧跟在上一个成员的后面存放。

三、short类型的数据大小为2字节，采用2字节对齐，所以我们可以看到S的起始地址并不是13，而是14。

四、最后考虑整个Struct，对于每一个大于1个字节的数据类型都需要对齐，那么一个Struct数据类型的对齐方式是什么呢？打个比方，类似在Struct P1 st[2]这样的定义中，st[1]的起始地址是什么呢？其实，Struct数据类型的对齐限制等同于它成员中对齐要求最严的那一个限制，本例中就是等同于int的4字节对齐。所以如上图，我在最后标记出偏移地址为20就是为了说吧假如有第二个Struct P1类型的变量起始地址就是20而不是17.（4字节对齐要求），所以sizeof（Struct P1）为20。

现在大家明白了吧，而对于字节对齐要求更加严格的x86-64，它对齐要求比IA32的要求严格，表现在8字节的数据类型如long、double数据类型需要8字节对齐，对于long double数据类型需要16字节对齐。但对于2字节和4字节的对齐要求一样。

有兴趣的朋友可以写出在x86-64架构下

Struct P1{int I;char c;long j;char d;};

Struct P2{strcut P1 a[2];struct P1 *p};

这两个结构体中各成员的偏移地址和结构体大小。