一、结构体内存对齐
1.1、什么是内存对齐
数据是按顺序一个一个放到内存中去的，但并不是紧密排列的。结构体成员放的时候要放到对齐的位置上，在内存里要进行对齐
以一个例子来了解：
#include <stdio.h>
#include <stddef.h>
struct S1
{
char c1;
int i;
char c2;
};
struct S2
{
char c1;
char c2;
int i;
};
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(struct S1)); // 12
printf("%d\n", sizeof(struct S2)); // 8
printf("%d\n", offsetof(struct S1, c1)); // 0
printf("%d\n", offsetof(struct S1, i)); // 4
printf("%d\n", offsetof(struct S1, c2)); // 8
return 0;
}
其中offsetof宏是用来计算结构体成员相对于起始位置的偏移量。
那么如何计算呢？
1、结构体的第一个成员直接对齐到相对于结构体变量起始位置为0的偏移处。
2、从第二行成员开始，要对齐到某个对齐数的整数倍的偏移处。
???对齐数：结构体成员自身大小和默认对齐数的较小值。
3、结构体的总大小，必须是最大对齐数的整数倍。每个结构体成员都有一个对齐数，其中最大的对齐数就是最大对齐数。
4、如果嵌套了结构体的情况，嵌套的结构体对齐到自己的最大对齐数的整数倍处，结构体的整体大小就是所以最大对齐数（含嵌套结构体的对齐数）的整数倍。
一个例子来了解嵌套结构体内存对齐：
#include <stdio.h>
#include <stddef.h>
struct S3
{
char c1;
char c2;
int i;
};
struct S4
{
char c1;
struct S3 s3;
double d;
};
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(struct S3)); // 8
printf("%d\n", sizeof(struct S4)); // 24
printf("%d\n", offsetof(struct S4, c1)); // 0
printf("%d\n", offsetof(struct S4, s3)); // 4
printf("%d\n", offsetof(struct S4, d)); // 16
return 0;
}
1.2、为什么要内存对齐
1、平台原因（移植原因）
不是所以的硬件平台都能访问地址上的任意数据的，某些硬件平台只能在某些地址处取得某些特定类型的数据，否则抛出硬件异常。
2、性能原因
数据结构（尤其是栈）应该尽可能的在自然边界上对齐。
原因在于，为了访问未对齐的内存，处理器需要作两次内存访问；而对齐的内存访问仅需要一次访问
简而言之：结构体的内存对齐就是拿空间来换取时间的做法。
那我们在创造结构体的时候，我们即要满足对齐，也要满足节省空间：
应该让占用空间小的成员尽量集中在一起。
比如：
#include <stdio.h>
struct S1
{
char c1;
int i;
char c2;
};
struct S2
{
char c1;
char c2;
int i;
};
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(struct S1)); // 12
printf("%d\n", sizeof(struct S2)); // 8
return 0;
}
S1和S2内成员的类型都是一样的，但是S2所用的空间就比S1所用的空间小
二、计算联合体的大小
联合体（union）又称共用体，那么如何计算它的大小呢？
1、联合体的大小至少是最大成员的大小。
2、当最大成员大小不是最大对齐数的整数倍的时候，就要对齐到最大对齐数的整数倍。
例如：
#include <stdio.h>
union Un1
{
char arr[5];
int i;
};
union Un2
{
short arr[7];
int i;
};
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(union Un1)); // 8
printf("%d\n", sizeof(union Un2)); // 16
return 0;
}
