结构体内存对齐

一、内存对齐的原因
1、为了提高程序的性能，数据结构应该尽可能的在自然边界上对齐。原因是为了访问未对齐的内存，处理器需要进行两次访问而访问对齐的内存只需要一次就够了。这样的方式称为“用空间来换取时间”，在对时间复杂度有要求的问题会采用这样的方法。
2、内存对齐可以增加程序的可移植性，因为不是所有的平台都能随意的访问内存。有些平台只能在特定的地址处取内存。

栗子：

#include <iostream>
using namespace std;

struct X
{
     char a;
     int b;
     double c;
}S1;

 void main()
{
     cout << sizeof(S1) << endl;
     cout << sizeof(S1.a) << endl;
     cout << sizeof(S1.b) << endl;
     cout << sizeof(S1.c) << endl;
}

运行结果为：

这就是结构体内存对齐的一个很典型的栗子
二、结构体内存对齐的概念
对齐原则：数据存放的起始位置是自身大小的整数倍处。
默认对齐数：在vs下内存默认对齐是8，linux是4。可以通过#program pack来修改默认对齐数。
偏移：相对与起始位置的位置。偏移的是数据类型的整数倍处。
对齐数：变量自身的大小和和默认对齐数的最小值。假设默认对齐数是8，int类型的对齐数是4，那么就会取int类型的默认对齐数。
三、结构体内存对齐的规则
1、结构或联合的数据成员，第一个成员放到0偏移的地方，以后每个成员都放到自身对齐数的整数倍偏移处。
2、结构体的大小必须是最大对齐数的整数倍。
举个栗子：

struct X
{
char a;
double b;
int c;
}s2;
这个栗子是将上面那个栗子的double变量和int型的变量互换了一下位置，但是这个sizeof（s2）却是24，这个就是第二原则的具体情况。我们分析的长度是8 + 8 +4 = 20。但是，结果却是24。因为20不是8的整数倍，所以要把它增容到8的整数倍。

下个栗子

struct X
{
    int e;
    double a;
    char b;
    int c;
    char d;
}s3;

前面介绍的都是单一的结构体，但是如果结构体里面嵌套一个结构体会怎么样呢？那么就看下一个栗子吧。（今天栗子管够，希望大家能吃好）

struct X
{
    char a;
    int b;
    double c;
};

struct Y
{
    char a;
    X b;
};

经过测试，可知道sizeof（X）为16，sizeof（Y）为24.即Y的长度存放的第二个元素b时的初始位置是在double型的长度的8的整数倍处，而非16的整数倍处，即系统为b分配的存储空间是8~23个字节。
如果将Y的两个元素char型的a和X型的调换顺序，则系统为b分配的存储位置是0~15个字符，为a分配的是第16个字符。17不是double的整数倍，所以要是8的倍数。就是24。

总结：
结构体所占的空间与其内部元素的类型有关，也与它们定义的顺序也是有关的。但是，只要遵守结构体对齐的规则，这也是很简单的。