C語言結構體對齊也是老生常談的話題了。基本上是面試題的必考題。結構體到底怎樣對齊？下面總結了對齊原則，在沒有#pragma pack宏的情況下：
原則1、普通數據成員對齊規則：第一個數據成員放在offset爲0的地方，以後每個數據成員存儲的起始位置要從該成員大小的整數倍開始（比如int在32位機爲４字節，則要從4的整數倍地址開始存儲）。
原則2、結構體成員對齊規則：如果一個結構裏有某些結構體成員，則該結構體成員要從其內部最大元素大小的整數倍地址開始存儲。（struct a裏存有struct b，b裏有char，int，double等元素，那b應該從8的整數倍開始存儲。）
原則3、結構體大小對齊規則：結構體大小也就是sizeof的結果，必須是其內部成員中最大的對齊參數的整數倍，不足的要補齊。
補充一點，如果數組作爲結構體成員，比如：char a[3]。它的對齊方式和分別寫3個char是一樣的，也就是說它還是按1個字節對齊。如果寫： typedef char Array3[3]；Array3這種類型的對齊方式還是按1個字節對齊，而不是按它的長度3對齊。如果共用體作爲結構體成員，則該共用體成員要從其內部 最大元素大小的整數倍地址開始存儲。
還有一種對齊原則，和上面三條一致，可以參考着理解。
成員對齊有一個重要的條件，即每個成員按自己的方式對齊。其對齊的規則是，每個成員按其類型的對齊參數(通常是這個類型的大小)和指定對齊參數(這裏默認是8字節)中較小的一個對齊。並且結構的長度必須爲所用過的所有對齊參數的整數倍，不夠就補空字節。
這三個原則具體怎樣理解呢？我們看下面幾個例子，通過實例來加深理解。
例1：struct {
short a1;
short a2;
short a3;
}A;
struct{
long a1;
short a2;
}B;
sizeof(A) = 6; 這個很好理解，三個short都爲2。
sizeof(B) = 8; 這個比是不是比預想的大2個字節？long爲4，short爲2，整個爲8，因爲原則3。
例2：struct A{
int a;
char b;
short c;
};
struct B{
char b;
int a;
short c;
};
sizeof(A) = 8; int爲4，char爲1，short爲2，這裏用到了原則1和原則3。
sizeof(B) = 12; 是否超出預想範圍？char爲1，int爲4，short爲2，怎麼會是12？還是原則1和原則3。
深究一下，爲什麼是這樣，我們可以看看內存裏的佈局情況。
a b c
A的內存佈局：1111, 1*,11
b a c
B的內存佈局：1***,1111,11**
其中星號*表示填充的字節。A中，b後面爲何要補充一個字節？因爲c爲 short，其起始位置要爲2的倍數，就是原則1。c的後面沒有補充，因爲b和c正好佔用4個字節，整個A佔用空間爲4的倍數，也就是最大成員int類型 的倍數，所以不用補充。B中，b是char爲1，b後面補充了3個字節，因爲a是int爲4，根據原則1，起始位置要爲4的倍數，所以b後面要補充3個字 節。c後面補充兩個字節，根據原則3，整個B佔用空間要爲4的倍數，c後面不補充，整個B的空間爲10，不符，所以要補充2個字節。
再看一個結構中含有結構成員的例子：
例3：struct A{
int a;
double b;
float c;
};
struct B{
char e[2];
int f;
double g;
short h;
struct A i;
};
sizeof(A) = 24; 這個比較好理解，int爲4，double爲8，float爲4，總長爲8的倍數，補齊，所以整個A爲24。
sizeof(B) = 48; 看看B的內存佈局。
e f g h i
B
的內存佈局：11* *,1111,11111111, 11 * * * * * *,1111* * * *, 11111111, 1111 * *
* * 。 i其實就是A的內存佈局。i的起始位置要爲24的倍數，所以h後面要補齊。把B的內存佈局弄清楚，有關結構體的對齊方式基本就算掌握了。
以上講的都是沒有#pragma pack宏的情況，如果有#pragma pack宏，對齊方式按照宏的定義來。比如上面的結構體前加#pragma pack(1)，內存的佈局就會完全改變。sizeof(A) = 16; sizeof(B) = 32;有了#pragma pack(1)，內存不會再遵循原則1和原則3了，按1字節對齊。沒錯，這不是理想中的沒有內存對齊的世界嗎。
a b c
A的內存佈局：1111,11111111,1111
e f g h i
B的內存佈局：11,1111,11111111,11,1111, 11111111, 1111
那#pragma pack(2)的結果又是多少呢？#pragma pack(4)呢？留給大家自己思考吧，相信沒有問題。
還有一種常見的情況，結構體中含位域字段。位域成員不能單獨被取sizeof值。C99規定int、unsigned int和bool可以作爲位域類型，但編譯器幾乎都對此作了擴展，允許其它類型類型的存在。
使用位域的主要目的是壓縮存儲，其大致規則爲：
1) 如果相鄰位域字段的類型相同，且其位寬之和小於類型的sizeof大小，則後面的字段將緊鄰前一個字段存儲，直到不能容納爲止；
2) 如果相鄰位域字段的類型相同，但其位寬之和大於類型的sizeof大小，則後面的字段將從新的存儲單元開始，其偏移量爲其類型大小的整數倍；
3) 如果相鄰的位域字段的類型不同，則各編譯器的具體實現有差異，VC6採取不壓縮方式，Dev-C++採取壓縮方式；
4) 如果位域字段之間穿插着非位域字段，則不進行壓縮；
5) 整個結構體的總大小爲最寬基本類型成員大小的整數倍。
還是讓我們來看看例子。
例4：struct A{
char f1 : 3;
char f2 : 4;
char f3 : 5;
};
a b c
A的內存佈局：111,1111 *,11111 * * *
位域類型爲char，第1個字節僅能容納下f1和f2，所以f2被壓縮到第1個字節中，而f3只能從下一個字節開始。因此sizeof(A)的結果爲2。
例5：struct B{
char f1 : 3;
short f2 : 4;
char f3 : 5;
};
由於相鄰位域類型不同，在VC6中其sizeof爲6，在Dev-C++中爲2。
例6：struct C{
char f1 : 3;
char f2;
char f3 : 5;
};
非位域字段穿插在其中，不會產生壓縮，在VC6和Dev-C++中得到的大小均爲3。
考慮一個問題，爲什麼要設計內存對齊的處理方式呢？如果體系結構是不對齊 的，成員將會一個挨一個存儲，顯然對齊更浪費了空間。那麼爲什麼要使用對齊呢？體系結構的對齊和不對齊，是在時間和空間上的一個權衡。對齊節省了時間。假 設一個體繫結構的字長爲w，那麼它同時就假設了在這種體系結構上對寬度爲w的數據的處理最頻繁也是最重要的。它的設計也是從優先提高對w位數據操作的效率 來考慮的。有興趣的可以google一下，人家就可以跟你解釋的，一大堆的道理。
最後順便提一點，在設計結構體的時候，一般會尊照一個習慣，就是把佔用空間小的類型排在前面，佔用空間大的類型排在後面，這樣可以相對節約一些對齊空間。
參考文章：
1.http://hi.baidu.com/jiyeqian/blog/item/c14e52c2a43015160ff47773.html