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位元組對齊
1. 基本概念
位元組對齊：計算機儲存系統中以byte為單位儲存資料，不同資料型別所佔的空間不同，如：整型（int）資料佔4個位元組，字元型（char）資料佔乙個位元組，短整型（short）資料佔兩個位元組，等等。計算機為了高速的讀寫資料，預設情況下將資料存放在某個位址的起始位置，如：整型資料（int）預設儲存在位址能被4整除的起始位置，字元型資料（char）能夠存放在不論什麼位址位置（被1整除），短整型（short）資料儲存在位址能被2整除的起始位置。這就是預設位元組對齊方式。
2. 舉例說明
非常顯然預設對齊方式會浪費非常多空間，比如例如以下結構：
struct student
本來僅僅用了11bytes（5+4+2）的空間，可是因為int型預設4位元組對齊，存放在位址能被4整除的起始位置，即：假設name[5]從0開始存放，它佔5bytes，而num則從第8（偏移量）個位元組開始存放。所以sizeof(student)=16。於是中間空出幾個位元組閒置著。但這樣便於計算機高速讀寫資料，是一種以空間換取時間的方式。其資料對齊例如以下圖：
|char|char|char|char|
|char|----|----|----|
|--------int--------|
|--short--|----|----|
假設我們將結構體中變數的順序改變為：
struct student
則，num從0開始存放，而name從第4（偏移量）個位元組開始存放，連續5個位元組，score從第10（偏移量）開始存放，故sizeof(student)=12。其資料對齊例如以下圖：
|--------int--------|
|char|char|char|char|
|char|----|--short--|
假設我們將結構體中變數的順序再次改為為：
struct student
則，sizeof(student)=12。其資料對齊例如以下圖：
|--------int--------|
|--short--|char|char|
|char|char|char|----|
驗證**例如以下：
#include typedef struct student1; typedef struct student2; typedef struct student3; int main() ; student2 s2=; student3 s3=; printf("student1 size = %d/n",sizeof(s1)); printf("student2 size = %d/n",sizeof(s2)); printf("student3 size = %d/n",sizeof(s3)); printf("/nstudent1 address : 0x%08x/n",&s1); printf(" name address : 0x%08x/n",s1.name); printf(" num address : 0x%08x/n",&s1.num); printf(" score address : 0x%08x/n",&s1.score); printf("/nstudent2 address : 0x%08x/n",&s2); printf(" num address : 0x%08x/n",&s2.num); printf(" name address : 0x%08x/n",s2.name); printf(" score address : 0x%08x/n",&s2.score); printf("/nstudent3 address : 0x%08x/n",&s3); printf(" num address : 0x%08x/n",&s3.num); printf(" score address : 0x%08x/n",&s3.score); printf(" name address : 0x%08x/n",s3.name); return 0; }
執行結果例如以下：
student1 size = 16 student2 size = 12 student3 size = 12 student1 address : 0x0013ff70 name address : 0x0013ff70 num address : 0x0013ff78 score address : 0x0013ff7c student2 address : 0x0013ff64 num address : 0x0013ff64 name address : 0x0013ff68 score address : 0x0013ff6e student3 address : 0x0013ff58 num address : 0x0013ff58 score address : 0x0013ff5c name address : 0x0013ff5e
3. #pragma pack()命令
為了節省空間，我們能夠在編碼時通過#pragma pack()命令指定程式的對齊方式，括號裡是對齊的位元組數，若該命令括號裡的內容為空，則為預設對齊方式。比如，對於上面第乙個結構體，假設通過該命令手動設定對齊位元組數例如以下：
#pragma pack(2) //設定2位元組對齊
struct strdent
#pragma pack() //取消設定的位元組對齊方式
則，num從第6（偏移量）個位元組開始存放，score從第10（偏移量）個位元組開始存放，故sizeof(student)=12，其資料對齊例如以下圖：
|char|char|
|char|char|
|char|-----|
|----int----|
|----int----|
|--short---|
這樣改變預設的位元組對齊方式能夠更充分地利用儲存空間，可是這會減少計算機讀寫資料的速度，是一種以時間換取空間的方式。
驗證**例如以下：
#include #pragma pack(2) typedef struct student1; typedef struct student2; typedef struct student3; #pragma pack() int main() ; student2 s2=; student3 s3=; printf("student1 size = %d/n",sizeof(s1)); printf("student2 size = %d/n",sizeof(s2)); printf("student3 size = %d/n",sizeof(s3)); printf("/nstudent1 address : 0x%08x/n",&s1); printf(" name address : 0x%08x/n",s1.name); printf(" num address : 0x%08x/n",&s1.num); printf(" score address : 0x%08x/n",&s1.score); printf("/nstudent2 address : 0x%08x/n",&s2); printf(" num address : 0x%08x/n",&s2.num); printf(" name address : 0x%08x/n",s2.name); printf(" score address : 0x%08x/n",&s2.score); printf("/nstudent3 address : 0x%08x/n",&s3); printf(" num address : 0x%08x/n",&s3.num); printf(" score address : 0x%08x/n",&s3.score); printf(" name address : 0x%08x/n",s3.name); return 0; }
執行結果例如以下：
student1 size = 12 student2 size = 12 student3 size = 12 student1 address : 0x0013ff74 name address : 0x0013ff74 num address : 0x0013ff7a score address : 0x0013ff7e student2 address : 0x0013ff68 num address : 0x0013ff68 name address : 0x0013ff6c score address : 0x0013ff72 student3 address : 0x0013ff5c num address : 0x0013ff5c score address : 0x0013ff60 name address : 0x0013ff62
若該為#pragma pack(1)，則執行結果例如以下：
student1 size = 11 student2 size = 11 student3 size = 11 student1 address : 0x0013ff74 name address : 0x0013ff74 num address : 0x0013ff79 score address : 0x0013ff7d student2 address : 0x0013ff68 num address : 0x0013ff68 name address : 0x0013ff6c score address : 0x0013ff71 student3 address : 0x0013ff5c num address : 0x0013ff5c score address : 0x0013ff60 name address : 0x0013ff62
4. 樣例
程式例如以下：
#include class a1 ; class a2 ; class a3 ; class a4 ; class a5 ; main()
該樣例採取預設對齊方式，執行結果例如以下：
a1 size = 4 a2 size = 8 a3 size = 8 a4 size = 12 a5 size = 24
說明：靜態變數存放在全域性資料區內，而sizeof計算棧中分配的空間的大小，故不計算在內。
若加上#pragma pack(2)命令，則執行結果例如以下：
a1 size = 4 a2 size = 6 a3 size = 6 a4 size = 10 a5 size = 18
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