c 語言的一大優勢就是對記憶體空間的控制，當然，在物件導向語言的壓力下，程式設計師更喜歡輕鬆的語言，不喜歡自己還要顧慮記憶體空間。
可是，c 語言仍然有很強的生命力，尤其是在作業系統、嵌入式系統這兩方面，因為要直接操作硬體，c語言就顯現出自己強大的體制、機制、邏輯優勢。
c語言對記憶體控制，有乙個始終困擾初學者的問題：位元組對齊！
看一段程式：
[cpp]view plain
copy
struct
stexample
; //
sizeof
( char
) == 1
sizeof
( short
) == 2
sizeof
( int
) == 4
/sizeof
( struct
stexample ) == 8
stexample結構體的大小是8 byte. 看起來符合預期。
可是下面這個例子：
[cpp]view plain
copy
struct
stexample
; //
sizeof
( char
) == 1
sizeof
( short
) == 2
sizeof
( int
) == 4
/sizeof
( struct
stexample ) == 12
//?
stexample結構體的大小就變成了12 byte. 為什麼元素少了，反而占用空間會多出來4 byte？ /
先讓我們看四個重要的基本概念：
1.資料型別自身的對齊值：
： 對於char型資料，其自身對齊值為1，對於short型為2，對於int,float,double型別，其自身對齊值為4，單位位元組。
2.結構體或者類的自身對齊值：
：其成員中自身對齊值最大的那個值。
3.指定對齊值：
：#pragma pack (value)時的指定對齊值value。
4.資料成員、結構體和類的有效對齊值：
：自身對齊值和指定對齊值中小的那個值。 /
有效對齊值n是最終用來決定資料存放位址方式的值，最重要。有效對齊n，就是 表示「對齊在n上」，也就是說該資料的"存放起始位址%n=0".
而資料結構中的資料變數都是按定義的先後順序來排放的。第乙個資料變數的起始位址就是資料結構的起始位址。結構體的成員變數要對齊排放。
例子分析：
[cpp]view plain
copy
struct
stexample
; //
sizeof
( char
) == 1
sizeof
( short
) == 2
sizeof
( int
) == 4
/sizeof
( struct
stexample ) == 12
//?
假設stexample從位址空間0x0000開始排放。該例子中沒有定義指定對齊值，在筆者環境下，該值預設為4。三個成員的儲存位置如圖：
1. 第乙個成員變數a的自身對齊值是1，比指定或者預設指定 對齊值4小，所以其有效對齊值為1，所以其存放位址0x0000符合0x0000%1=0.
2. 第二個成員變數b，其自身對齊值為4，所以有效對齊值也為4， 所以只能存放在起始位址為0x0004到0x0007這四個連續的位元組空間中，複核0x0004%4=0,且緊靠第乙個變數。
3. 第三個變數c,自身對齊值為 2，所以有效對齊值也是2，可以存放在0x0008到0x0009這兩個位元組空間中，符合0x0008%2=0。
所以從0x0000到0x0009存放的 都是stexample內容。再看資料結構stexample的自身對齊值為其變數中最大對齊值(這裡是b）所以就是4，所以結構體的有效對齊值也是4。根據結構體圓整的要求， 0x0009到0x0000=10位元組，（10＋2）％4＝0。所以0x0000a到0x000b也為結構體stexample所占用。故stexample從0x0000到0x000b 共有12個位元組,sizeof( struct stexample )=12.
其實如果就這乙個就來說它已將滿足位元組對齊了, 因為它的起始位址是0,因此肯定是對齊的,之所以在後面補充2個位元組,是因為編譯器為了實現結構陣列的訪問效率。
試想如果我們定義了乙個結構體stexample的陣列,那麼第乙個結構起始位址是0沒有問題,但是第二個結構呢?按照陣列的定義,陣列中所有元素都是緊挨著的,如果我們不把結構的大小補充為4的整數倍,那麼下乙個結構的起始位址將是0x0000a,這顯然不能滿足結構的位址對齊了,因此我們要把結構補充成有效對齊大小的整數倍.
其實諸如:對於char型資料，其自身對齊值為1，short型別為2，int,float,double型別，其自身對齊值為4，這些已有型別的自身對齊值也是基於陣列考慮的,只是因為這些型別的長度已知了,所以他們的自身對齊值也就已知了.
分析下面例子：
[cpp]view plain
copy
#pragma pack (2) /*指定按2位元組對齊*/
struct
stexample
; #pragma pack () /*取消指定對齊，恢復預設對齊*/
///sizeof
( struct
stexample ) == 8
1. 第 乙個變數a的自身對齊值為1，指定對齊值為2，所以，其有效對齊值為1，假設stexample 從0x0000開始，那麼a存放在0x0000，符合0x0000%1= 0;
2. 第二個變數b，自身對齊值為4，指定對齊值為2，所以有效對齊值為2，所以順序存放在0x0002、0x0003、0x0004、0x0005四個連續 位元組中，符合0x0002%2=0。
3. 第三個變數c的自身對齊值為2，所以有效對齊值為2，順序存放在0x0006、0x0007中，符合 0x0006%2=0。
所以從0x0000到0x00007共八字節存放的是stexample 的變數。又因為stexample 的自身對齊值為4，所以stexample 的有效對齊值為2。又8%2=0, stexample 只占用0x0000到0x0007的八個位元組。所以sizeof( struct stexample ) == 8.
//struct 結構體的巢狀結構也是類似的對齊方式。
看下面的例子：
[c-sharp]view plain
copy
struct
stexample
short
c;
};
//sizeof
( struct
stexample ) == 16
記憶體中的位元組對齊如下圖所示：
struct b 結構體的自身對齊值是4（由成員cc決定的），所以儲存位址必須是4的整數倍。
struct stexample 結構體的自身對齊值也是4（由成員struct b決定），所以最後兩個位元組用來補齊（即0x000e 和 0x0010）。
union 共用體的位元組對齊情況類似，共用體的自身對齊值決定於成員的最大自身對齊值。
位元組對齊，在一般情況下，在編寫上層應用程式時一般是不用顧慮的。
但是有兩種情況要特別小心，一是涉及到硬體memory操作，一是涉及到網路報文傳輸。
對網路報文定義結構體時，位元組不對齊的話就會造成大錯。有兩種方法解決：
1. 可以使用pack(1)宣告為1位元組對齊。但是操作效率會下降，而且有些嵌入式系統的編譯器支援不夠好。
2. 可以將網路報文結構體內的成員變數，定義時最大使用short型，可以使用char型，但要保持偶數位元組對齊。（一般標準的網路報文結構就是偶數位元組對齊的）。遇到需要int型的變數,可以定義乙個小共用體typedef union union_int ; 用它來代替int在報文結構體中使用，只是程式中注意點就行了。
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