[C++知识库] C/C++中的字节对齐，结构体对齐，alignment，简单易懂

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[C++知识库]C/C++中的字节对齐，结构体对齐，alignment，简单易懂

关于对齐的内容事实上比较复杂，更详细的一篇文章参见：
https://blog.csdn.net/Sansipi/article/details/121597464
面试的时候一般只会问结构体对齐的规则是什么？只要记住下面的内容就ok了

1. 无pragma pack的结构体对齐规则

分配内存的顺序是按照声明的顺序
结构体内每一个数据成员的起始位置（第一个元素的起始位置看成0）都应当能被该成员的大小整除，如果不能，就需要对该成员的前一个成员进行填充
对于整个结构体而言，还需要满足整个结构体的大小能被大小最大的成员的大小整除，如果不能，就在最后一个成员进行填充
上面的规则比较拗口，下面是实例：

/*
S 的大小为24。
首先i，j, k的起始位置分别为0, 4, 6，但是6不能被8整除，
因此需要对j进行填充，填充到7，以8作为k的起始位置就能符合要求，
因此实际的i，j, k的起始位置分别为0, 4, 8;
最后由于S的大小位16（4+2+2（填充）+8+4 = 20）不能被大小最大的元素k的
大小8整除，因此需要在l的后面填充4个字节，最终S的大小为24
*/
struct S {
	int i;   // size 4
	short j;   // size 2
	double k;   // size 8
	int l; // size 4
} S1;

2. 有pragma pack的结构体对齐规则

关于pack的详细解释：
see:
https://docs.microsoft.com/en-us/cpp/preprocessor/pack?view=msvc-170

加入了#pragma pack(n)之后规则变成了（这是在一个面经里面看到的，希望有人能指出最原始的出处）：

结构体内每一个数据成员的起始位置要是n和当前成员大小中较小值的整数倍
结构体的整体大小要是n和最大变量大小中较小值的整数倍
n值必须为1,2,4,8,16，为其他值时就按照默认的分配规则

下面是具体的实例

#include <stddef.h>
#include <stdio.h>
#pragma pack(push)
#pragma pack(2)
struct S {
	int i;   // size 4
	short j;   // size 2
	double k;   // size 8
	int l; // size 4
} S1;
#pragma pack(pop)

int main() {
	// 打印每一个元素的偏移量（也就是起始位置）
	printf("%zu ", offsetof(S, i));
	printf("%zu ", offsetof(S, j));
	printf("%zu ", offsetof(S, k));
	printf("%zu\n", offsetof(S, l));
	printf("S1 size is : %ld\n", sizeof(S1));
}