【@.1 结构体对齐】
@->1.1
如果你看过我的这一篇博客，一定会对字节的大小端对齐方式有了重新的认识。简单回顾一下，对于我们常用的小端对齐方式，一个数据类型其高位数据存放在地址高位，地位数据在地址低位，如下图所示↓
这种规律对于我们的基本数据类型是很好理解的，但是对于像结构、联合等一类聚合类型(Aggregate)来说，存储时在内存的排布是怎样的？大小又是怎样的？我们来做实验。
*@->我们会经常用到下面几个宏分别打印变量地址、大小、格式化值输出、十六进制值输出↓
#define Prt_ADDR(var) printf("addr: 0x%p \’"#var"’\n",&(var)) #define Prt_SIZE(var) printf("Size of \’"#var"’: %dByte\n",(int)sizeof(var)) #define Prt_VALU_F(var,format) printf(" valu: "#format" \’"#var"’\n",var) #define Prt_VALU(var) Prt_VALU_F(var,0x%p)
*@->如果你没有C语言编译环境可以参考我的博客配置一个命令行gcc编译环境，或者基于gcc的eclipse。
考虑下面代码，
#include <stdio.h>#define Prt_ADDR(var) printf("addr: 0x%p \’"#var"’\n",&(var))#define Prt_SIZE(var) printf("Size of \’"#var"’: %dByte\n",(int)sizeof(var))#define Prt_VALU_F(var,format) printf(" valu: "#format" \’"#var"’\n",var)#define Prt_VALU(var) Prt_VALU_F(var,0x%p)typedef struct{char a;char b;char c;char d;} MyType,*pMyType; main(){pMyType pIns; final;//拼接目标变量pIns->a=0xAA;pIns->b=0xBB;pIns->c=0xCC;pIns->d=0xDD;final = *(unsigned int *)pIns; //拼接结构到int类型变量 Prt_VALU(final);return 0;}
上面代码定义了一个含有4个char成员的结构,MyType和其指针pMyTYpe。新建一个实例pIns，赋值内部的四个成员，再将整体拼接到int类型的变量final中。MyType中只有四个char类型，所以该结构大小为4Byte（可以用sizeof观察），而32位CPU中int类型也是4Byte所以大小正好合适，就看顺序，你认为最终的顺序是“0xAABBCCDD”，还是“0xDDCCBBAA”？
下面是输出结果（我用的eclipse+CDT）。
为什么？
结构体中地址的高低位对齐的规律是什么？
我们说，局部变量都存放在栈（stack）里，程序运行时栈的生长规律是从地址高到地址低。C语言到头来讲是一个顺序运行的语言，随着程序运行，栈中的地址依次往下走。遇到自定义结构MyType的变量Ins时（我们程序里写的是指针pIns，道理一样），首先计算出MyType所需的大小，这里是4Byte，在栈里开辟一片4Byte的空间，其最低端就是这个结构的入口地址（而不是最上端！）。进入这个结构后，依次往上放结构中的成员，因此结构中第一个成员a在最下面，d在最上面。联系到我们的小端（little-endian）对齐，因此最后输出的结果是按照高位到低位，d-c-b-a的顺序输出一个完整的数。因此最终的final=0xDDCCBBAA。
IN A NUTSHELL
结构体中的成员按照定义的顺序其存储地址依次增长。
@->1.2
之前我们提到一句，遇到一个结构体时首先计算其大小，再从栈上开辟相应区域。那么这个大小是怎么计算的？
typedef struct{char a;int b;char c;char d;} T1,*pT1;typedef struct{char a;char b;char c;int d;} T2,*pT2;
现在计算上面定义的两个结构体T1,T2的大小是多少？可以通过下面代码打印
#include <stdio.h>#define Prt_ADDR(var) printf("addr: 0x%p \’"#var"’\n",&(var))#define Prt_SIZE(var) printf("Size of \’"#var"’: %dByte\n",(int)sizeof(var))#define Prt_VALU_F(var,format) printf(" valu: "#format" \’"#var"’\n",var)#define Prt_VALU(var) Prt_VALU_F(var,0x%p)typedef struct{char a;int b;char c;char d;} T1,*pT1;typedef struct{char a;char b;char c;int d;} T2,*pT2;int main(){T1 Ins1;T2 Ins2;Prt_SIZE(Ins1);Prt_SIZE(Ins2);}
其结果如下↓
参考这篇文章，总结结构对齐原则是：
当眼泪流尽的时候，留下的应该是坚强。
