Windows内存体系(4)--内存对齐

一、内存为什么要对齐

虽然所有的变量都是保存在特定地址的内存中，但最好还是按照内存对齐的要求来存储。这主要出于两个方面的原因考虑：

对于结构（或联合）的各个成员，第一个成员位于偏移为 0，以后每个数据成员的偏移量必须是#pragma pack指定的数值和结构体(或联合)中最大数据成员长度这2个数值中较小的一个的倍数。
使用伪代码表示： min(#pragma pack, 结构最大数据成员长度) * N
在数据成员完成各自对齐之后，结构(或联合)本身也要进行对齐，对齐也按照#pragma pack指定的数值和结构(或联合)最大数据成员长度这2个数值中较小的一个进行。

如果没有使用#pragma pack指令来显式的指定内存对齐的字节数，则按照默认字节数来对齐，各个平台的默认对齐规则如下：32位CPU默认按照4字节对齐；64位CPU默认按照8字节对齐。

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#pragma pack(n) // 使用自定义n字节对齐  n可以为1，2，4，8，16
#pragma pack()  // 使用缺省字节对齐
#pragma pack(show) // 在编译输出窗口以警告的形式显示出当前的内存以几个字节对齐

在 64 位系统上编译下面的测试程序，已知在 64 位系统上各类型占用字节数如下：

char     1字节
short    2字节
int      4字节
long     4字节
double   8字节
long long 8字节

示例代码如下：

#pragma pack(8)

struct A {
  char s[5];
  short c;
  int a;
};

int main()
{
  int i = sizeof(A);
  printf("%d", i);

    return 0;
}

按照第二节所讲的内存对齐规则，分析如下：
因为结构体中最大的数据成员长度为 int（即 4 字节），而且#pragma pack(8)指令指定按照 8 字节对齐，所以min(4,8) = 4，故我们可以知道结构体 A 按照 4 字节对齐。

下图是结构体 A 按照 4 字节对齐的内存布局（需要注意的是“内存不是填充在 s5 后面，而是填充在 c 后面”）：

从图我们很容易知道sizeof(A) = 12.

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