現(xiàn)在的一些處理器，需要你的數(shù)據(jù)的內(nèi)存地址必須是對齊（align）的，即使不是必須，如果你對齊的話，運(yùn)行的速度也會得到提升。雖然對齊會產(chǎn)生的額外內(nèi)存空間，但相對于這個速度的提升來說，是值得的。

所謂對齊，就是地址必須能整除一個整數(shù)，這個就是對齊參數(shù)（alignment value）。合法的取值范圍是1、2、4、6、16、……、8192。

怎樣對齊呢？編譯器幫你搞定。

怎樣設(shè)置編譯器的對齊方式呢？用#pragma pack( n )和__declspec(align(#))。

依據(jù)它倆，編譯器是咋工作的？這個就是接下來要說的了。

 

OK，下面對這個代碼進(jìn)行詳細(xì)的分析。

 

用MSDN的話一言以蔽之：

“The alignment of a member (except the first one) will be on a boundary that is either a multiple of n or a multiple of the size of the member, whichever is smaller.”

翻譯成中文，也就是：

“結(jié)構(gòu)體中的數(shù)據(jù)成員，除了第一個是始終放在最開始的地方，其它數(shù)據(jù)成員的地址必須是它本身大小或?qū)R參數(shù)兩者中較小的一個的倍數(shù)。”

 

P.S：注意上面所說的后面一句話，也就是說，結(jié)構(gòu)體的數(shù)據(jù)成員的地址必須是本身大小和對齊參數(shù)中較小的那一個。

 

 

（1）在pack為1的時候，對齊參數(shù)是1，那么我們對這個結(jié)構(gòu)體每一元素進(jìn)行分析。

 

char a;        //    第一個元素在[0]位置處

 short b; //short兩個字節(jié)，地址是min(1,sizeof(short))的倍數(shù)，即1的倍數(shù)[1~2]

 char c; // 地址應(yīng)該是min(1,sizeof(1))的倍數(shù)，從而即為[3]

 

故在pack為1的時候，輸出的結(jié)果應(yīng)該是4（[0~3]），其中所有的元素都填滿了。

 

 

（2）在pack為2的時候，同樣按照上面的方法，我們繼續(xù)來分析下。

Char a; //第一個占[0]位置。

Short b; //min(2,sizeof(short))，也就是必須為2的倍數(shù)，從而[2~3]

Char c;//min(2,sizeof(char))，也就是位1，地址為[4]

因此最后占據(jù)的大小是[0],[2~3],[4]，整個結(jié)構(gòu)體的大小size必須是2的倍數(shù)，所以應(yīng)該是6（向上對齊至2的倍數(shù)）

 

 

（3）在pack為4的時候，同上，得到的結(jié)果是

[0],[2~3],[4],因此也是6.

 

 

然后我們對上面的這個結(jié)構(gòu)體變換一下順序，可以得到。

 

struct B

{

         char a;

         char b;

         short c;

};

 

 

在#pragma pack(4)的情況下，輸出卻是4（注：上面的輸出時6）

解釋如下：

 

Char a;//占據(jù)一個字節(jié)，地址為【0】

Char b;//地址應(yīng)該是min(4,sizeof(char)) = 1的倍數(shù)，也就是地址為【1】

Short c; //地址應(yīng)該是min(4,sizeof(short)) = 2的倍數(shù)，也就是【2~3】

故總體占據(jù)的是【0~3】的連續(xù)單元，也就是4.

 

 

至此，我們對#prgama pack(n)的用法和對應(yīng)的判定方法有了一個全新的認(rèn)識。

 

特別提出：
sizeof(ao.a )還是1，sizeof(ao.b )還是2。

 如果struct B中含有A的一個對象m_a，
struct B
{
   …
   A m_a;
   …
}
則這個m_a對齊參數(shù)是A中最大的數(shù)據(jù)類型的大小（這里是short的2）和n中較小者。如果這個對齊參數(shù)是B中最大的話，最后B的大小也會與這個對齊參數(shù)有關(guān)。

m_a的對齊參數(shù)，由于是A的變量，所以采用A的對齊參數(shù)，也就是應(yīng)該是A的最大元素個數(shù)和n中較小的值。而B的大小就要根據(jù)這個對齊參數(shù)來確定大小。

 

（1）在pack為1的時候，由于min中有一個為1，所以都是相鄰存放的。

Sizeof(test)就是int+char+double的大小之和，即13.

而對應(yīng)的sizeof(B)則是一個int和一個struct之和。Int占4B，而struct的對齊參數(shù)則是

Min(1,sizeof(max(A)),A中最大的元素師double類型的，也就是8，所以結(jié)果是min(1,8)=1,所以也是相鄰存放的，而sizeof（A）的結(jié)果是13，所以直接是13+4 = 17.

此時，sizeof（B）的大小是17.

 

（2） 在pack為2的時候，此時min中有一個為2，對于test結(jié)構(gòu)體，它的大小是4+2+8=14，因?yàn)樵赿ouble的時候，min（2,8）=2，所以double類型的變量應(yīng)該是2的倍數(shù)的地址，造成了char類型處空出了一個字節(jié)。總體就是14B。而對于B結(jié)構(gòu)體而言，一個int占據(jù)4B，然后結(jié)構(gòu)體的對齊參數(shù)采用min(2,max(A)),即min（2,8）= 2，由于是int，所以下一個地址是4，自然也是2的倍數(shù)，于是還是相鄰存放。而A結(jié)構(gòu)體的大小時14，于是B結(jié)構(gòu)體的大小時14+4=18.

（3） 在pack為4的情況下。同樣可以得到。此時對于A結(jié)構(gòu)體的大小是4+4+8=16，因?yàn)閐ouble類型的必須是4的倍數(shù)，造成了char變量要占4個地方（實(shí)際只占一個，只是說這個地方空出來了3B），所以總體的大小為16.而同樣對于B結(jié)構(gòu)體，sizeof的結(jié)果是16+4 = 20，因?yàn)閷τ诶锩娴某蓡T要是min(4,8) = 4，而int恰好是4的倍數(shù)，所以相鄰存放。于是就是16,20.

（4） 在pack為8的情況下（有所變化！！！），此時A結(jié)構(gòu)體的大小是16，分析方法和上面相同，但是對于結(jié)構(gòu)體B而言就有所區(qū)別，此時int還是4個字節(jié)，但是對于成員test結(jié)構(gòu)體，它的對齊參數(shù)是min(8,max(A)) = min(8,sizeof(double) ) = 8也就是對齊參數(shù)是8，所以結(jié)構(gòu)體變量要從地址為8開始，此時int就空出來了4B，從而最后求大小的時候應(yīng)該是8+sizeof(A)= 8+16=24(最終測試結(jié)果如此)

（5）在pack為16的情況（以及以后的情況），結(jié)果是：A的大小為16B，而B的大小是24B。

 

 

總結(jié)：

（1）       對于一個由簡單類型組成的結(jié)構(gòu)體，它的大小是由每一個成員變量的地址決定的。我們要按照定義的順序，分別求出來地址開始的地方。從地址為0開始，每一個變量都采取min(n,sizeof(x))//x表示該變量的類型；來確定起始地址是多少的倍數(shù)，然后開始計(jì)數(shù)，直到填滿該數(shù)據(jù)。最后求出來總的大小。而且在pack>=2的時候最終的大小需要時2的倍數(shù)，有時候需要向上取大為2的倍數(shù)。而在pack為1的情況則不需要。

（2）       對于含有結(jié)構(gòu)體成員的結(jié)構(gòu)體，方法同上，只是在于對于結(jié)構(gòu)體變量的對齊參數(shù)取法需要說明，具體就是min(n,結(jié)構(gòu)體成員的最大元素的大小)，就像上面的，結(jié)構(gòu)體B中含有A成員，所以對齊參數(shù)就是min(n,sizeof(double))的大小，然后按照這個做法來取地址。

P.S：注意這里是pack而不是package，否則編譯器會直接忽略#pragma package()，因?yàn)榧词拱l(fā)生錯誤編譯器也會直接忽略，而我們還是會默認(rèn)認(rèn)為編譯器已經(jīng)當(dāng)做了字節(jié)按照n來處理。(某些博客上面的內(nèi)容很容易讓人誤解或者暈倒！)

以上代碼結(jié)果在Dev C++ , C-Free 5.0,VS 2010上均通過測試。

參考資料：

http://blog.csdn.net/whoismickey/archive/2009/03/28/4032155.aspx