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一、结构体内存对齐规则
1.第一个成员在与结构体变量偏移量为0的地址处
2.其他成员变量要对齐到某个数字（对齐数）的整数倍地址（偏移量） gcc编译器没有默认对齐数 成员大小就是对齐数
对齐数=编译器默认的一个对齐数（VS默认为8）与该成员大小之间的一个较小值
3.结构体的总大小为最大对齐数（每个成员变量都有一个对齐数)的整数倍
4.如果嵌套了结构体的情况，嵌套的结构体对齐到自己的最大对齐数的整数倍处， 结构体的整体大小就是所有最大对齐数（含嵌套结构体的对齐数）的整数倍
见下列代码：
struct S1//结构体变量
{
char c1;//1 c1 第一个成员
int a;//4 4<8 对齐数为4 此时4为该结构体的最大对齐数
char c2;//1 对齐数为1
};
struct S2
{
char c1;//1
char c2;//1
int a;//4
};
#include<stdio.h>
int main()
{
struct S1 s1 = {
0 };
printf("%d\n", sizeof(s1));
struct S2 s2 = {
0 };
printf("%d\n", sizeof(s2));
return 0;
}
运行结果：
12
8
解释（以S1为例）：
-
1.第一个成员在与结构体变量偏移量为0的地址处。代码中的c1就是第一个成员，而c1占1个字节，所以c1存储在下图蓝色部分
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2.其他成员变量要对齐到某个数字（对齐数）的整数倍地址（偏移量） gcc编译器没有默认对齐数 成员大小就是对齐数。
对齐数=编译器默认的一个对齐数（VS默认为8）与该成员大小之间的一个较小值 。
我用的是VS，所以默认对齐数为8。第二个成员c2的大小为4，4<8,所以c2的对齐数是4，所以c2从偏移量为4的倍数的数开始存储，因为偏移量4后还没存储任何数，所以c2从偏移量为4处开始存储，又c2占4个字节，所以c2存储在下图绿色部分 -
同理，c3存储在下图橙色部分
-
3.结构体的总大小为最大对齐数（每个成员变量都有一个对齐数)的整数倍。将c1 c2 c3都按规则存储完后，应共占1+4+1=6个字节，但结果是12。因为按照前三条对齐规则，白色部分必须是空出来的，而按照本条对齐规则，因为c2的大小最大，为4，所以S1的最大对齐数为4，而按照前三条对齐规则存储完后，加上空白部分为9，最接近4的倍数12，所以应再加上三个空白部分，即黄色部分
-
-
综上所述，结构体S1的大小为12
-
通过运算结果我们发现，只是将c1和a的位置换了一下，结构体大小就从12变成了8，所以我们应让空间小的成员尽量集中在一起
- 4.如果嵌套了结构体的情况，嵌套的结构体对齐到自己的最大对齐数的整数倍处， 结构体的整体大小就是所有最大对齐数（含嵌套结构体的对齐数）的整数倍
见代码：
struct S3
{
double d;//8
char c;//1
int i;//4
};
struct S4
{
char c1;//1
struct S3 s3;//16 最大对齐数为8 从偏移量为8的时候开始
double d;//8
};
#include<stdio.h>
int main()
{
struct S3 s3 = {
0 };
printf("%d\n", sizeof(s3));
struct S4 s4 = {
0 };
printf("%d\n", sizeof(s4));
return 0;
}
运算结果：
16
32
解释：
- 按照对齐规则可求出S3的大小为16
- 计算S4大小时16>8,所以对齐数为8
- 可同理计算出S4的大小为32
二.为什么存在内存对齐
- 1.平台原因（移植原因）：不是所有的硬件平台都能访问任意地址上的任意数据的；某些硬件平台只能在某些地址处取得某些特定类型的数据，否则抛出硬件异常
2.性能原因：数据结构（尤其是栈）应该尽可能地在自然边界上对齐。原因在于，为了访问未对齐的内存，处理器需要作两次内存访问；而对齐的内存访问只需要一次访问
总体来说，结构体的内存对齐是拿空间换取时间的做法 - 那在设计结构体时既要满足对齐又要节省空间，如何做到？
1.应让空间小的成员尽量集中在一起
2.修改默认对齐数 #pragma 一般为2的次方数