C語言結構體對齊問題詳解
測試環境32位機 WinXP：
編譯器VC6(MS cl.exe ) 和 mingw32-gcc-4.5.2
1 結構體數據對齊(沒有#pragma pack()宏定義)
結構體對齊可以總結爲三個基本原則
①數據成員對齊規則:
結構體的數據成員中，第一個成員從offset爲0的地址開始，以後每一個成員存儲的起始位置爲該成員大小的整數倍(在win32中int爲32bit也即4字節對齊)
②結構體作爲成員：
如果一個結構體1作爲另一個結構體2的數據成員，則在結構體2中結構體1要從1內部成員最大的整數倍地址開始存儲。
③結構體的總大小(sizeof)：
爲該結構體內部最大基本類型的整數倍，不足的要補齊，而不是簡單的所有成員的大小總和。
舉例說明
struct{
short a;
short b;
short c; }A; sizeof(A) = 6;(vc6與gcc相同)
struct{
long a;
short c; }A; sizeof(A) = 8;(vc6與gcc相同),根據原則③
它的內存分配爲: a1 a2 a3 a4 , c1 c2 x x(a1爲a的第一個字節，x爲補齊字節，下同)
struct{
int a;
char b;
short c; }A;
sizeof(A) = 8;
A的內存分配爲: a1 a2 a3 a4, b1 x c1 c2(原則1)
struct{
char a;
int b;
short c; }A1;
sizeof(A1) = 12; (vc6與gcc相同)
A1的內存分配爲: a1 x x x, b1 b2 b3 b4, c1 c2 x x
下面是更復雜的情況，結構體作爲成員
struct{
int a;
doubl b;
short c; }A; // sizeof(A) = 24 (vc6與gcc相同)
struct{
char a,b;
int c;
double d;
short e;
struct A h;
}B;
sizeof(B) = 48 //(vc6與gcc相同)
A的內存分佈: a1 a2 a3 a4 x x x x, b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7 b7, c1 c2 x x x x x x
B的內存分佈:a1 b1 x x, c1 c2 c3 c4 , d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8, e1 e2 x x x x, A的分佈
2 加入#pragma pack()宏定義)
#pragma pack(1)
上面的AB大小分別爲14,30,對應於AB的內存分佈，去掉x。
pack(2)時爲14，30
pack(4)時爲16，36
3 結構體的位域
結構體中引入位於是爲了壓縮存儲空間。而且位於成員不能單獨計算sizeof。
位域大致有5條基本規則。
① 如果相鄰字段的類型相同，且位寬之和小於該類型的sizeof(), 則可以緊鄰着前一個字段存儲，直到不能在容納位置;
struct{
char a:2;
char b:4;
char c:5; }A; // sizeof(A) = 2
內存分佈: a1 a2 x x, b1 b2 b3 b4, c1 c2 c3 c4 c5 x x x,這裏每一個代表一個bit,與上一節不同
struct{
int a:2;
int b:3;
int c:3; }A; // sizeof(A) = 4, 參照後面的原則5
②如果相鄰字段的類型相同，但是位寬之和大於該類型的sizeof(), 則後面的字段將從新的存儲單元開始存儲，且offset爲其類型大小的整數倍；
struct{
char a:6;
char b:3;
char c:3; }A; // sizeof(A) = 2
struct{
int a:20;
int b:20;
int c:3; }A; // sizeof(A) = 8, 同時參照後面的原則5
③如果相鄰位域字段類型不同，各編譯器的處理不同，VC6不壓縮，GCC壓縮。
struct{
int a:4;
char b:1;
int c:3; }A;
sizeof(A) = 12, VC6
sizeof(A) = 4， gcc, 壓縮了爲什麼不是3？ 同時參照後面的原則5
④如果位域字段之間插入非位域字段，各編譯器的處理不同
struct{
int a:4;
char b;
int c:3; }A;
sizeof(A) = 12, VC6
sizeof(A) = 4， gcc, a1 a2 a3 a4 x x x x ,b1~b8, c1 c2 c3 x x x x x
struct{
char a:4;
char b;
char c:3; }A;
sizeof(A) = 3, VC6
sizeof(A) = 3， gcc,
⑤整個結構體的總大小爲其最寬基本類型的整數倍。
