我们已经掌握了结构体的基本使用了。 现在我们深入讨论一个问题：计算结构体的大小。
内存对齐
先来讨论这个问题：为什么存在内存对齐?
大部分的参考资料都是如是说的：
- 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 处取某些特定类型的数据，否则抛出硬件异常。
- 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；而对齐的内存访问仅需要一次访问。
总的来说：
结构体的内存对齐是拿空间来换取时间的做法，耗费更大的空间来提高访问内存数据的速度。
内存对齐的规则：
- 第一个成员在与结构体变量偏移量为0的地址处。
- 其他成员变量要对齐到某个数字（对齐数）的整数倍的地址处。
- 对齐数 = 编译器默认的一个对齐数 与 该成员大小的较小值。 VS中默认的值为8 Linux中的默认值为4
- 结构体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
- 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。
看下面的例子理解内存对齐：
#include<stdio.h>
#pragma pack(8) //设置默认对齐数
struct S1
{
char c1;
int i;
char c2;
};
struct S2
{
char c1;
char c2;
int i;
};
struct S3
{
double d;
char c;
int i;
};
struct S4
{
char c1;
struct S3 s3;
double d;
};
int main()
{
printf("S1: %d\n",sizeof(struct S1));
printf("S2: %d\n",sizeof(struct S2));
printf("S3: %d\n",sizeof(struct S3));
printf("S4: %d\n",sizeof(struct S4));
return 0;
}
结果：
图解对齐过程（以S1为例）：
对于嵌套的结构体其内存对齐方式于此是相同的，唯一不同的是，内部嵌套的结构体存储时的对齐数为其最大对齐数，即该结构体所有变量的对齐数的最大值。
那在设计结构体的时候，我们既要满足对齐，又要节省空间，如何做到：
答案：让占用空间小的成员尽量集中在一起。
例：
#include<stdio.h>
#pragma pack(8) //设置默认对齐数
struct S1
{
char c1;
char c2;
int i;
};
struct S2
{
char c1;
int i;
char c2;
};
int main()
{
printf("S1: %d\n",sizeof(struct S1));
printf("S2: %d\n",sizeof(struct S2));
return 0;
}
结果：
S1和S2类型的成员一模一样，但是S1和S2所占空间的大小有了一些区别。
修改默认对齐数
- #pragma pack(8) //设置默认对齐数为8
- #pragma pack() //还原为默认对齐数
结构在对齐方式不合适的时候，我么可以自己更改默认对齐数。
面试题：
写一个宏，计算结构体中某变量相对于首地址的偏移，并给出说明。
代码如下：
//写一个宏，计算结构体中某变量相对于首地址的偏移，并给出说明
//将改变量的地址强转为 char*，在用这个地址减去结构体的地址，就得到该元素相对首地址的偏移量
#include<stdio.h>
#define OFFSET(a,b) ((char* )&b - (char* )&a)
struct S{
char c1;
int n;
char c2;
};
int main()
{
struct S s;
printf("此结构体第二个变量相对于首地址的偏移量为： %d",OFFSET(s,s.n));
return 0;
}
运行结果;
