一、筆試題目：在一個64位的作業系統中定義如下結構體：

<span style="font-family:Microsoft YaHei;font-size:12px;">struct st_task
{
    uint16_t id;
    uint32_t value;
    uint64_t timestamp;
};</span>

同時定義fool函式如下：

<span style="font-family:Microsoft YaHei;font-size:12px;">void fool()
{
    st_task task = {};
    uint64_t a = 0x00010001;
    memcpy(&task, &a, sizeof(uint64_t));
    printf("%11u,%11u,%11u", task.id, task.value, task.timestamp);
}</span>
 

上述fool()程式的執行結果為： 1, 0, 0

二、位元組對齊對程式的影響:

(32bit,x86環境,gcc編譯器):

設結構體如下定義：

struct A

{

    int a;

    char b;

    short c;

};

struct B

{

    char b;

    int a;

    short c;

};

現在已知32位機器上各種資料型別的長度如下:

char:1(有符號無符號同)   

short:2(有符號無符號同)   

int:4(有符號無符號同)   

long:4(有符號無符號同)   

float:4    double:8

那麼上面兩個結構大小如何呢?

結果是:

sizeof(strcut A)值為8

sizeof(struct B)的值卻是12

結構體A中包含了4位元組長度的int一個，1位元組長度的char一個和2位元組長度的short型資料一個,B也一樣;按理說A,B大小應該都是7位元組。

之所以出現上面的結果是因為編譯器要對資料成員在空間上進行對齊。上面是按照編譯器的預設設定進行對齊的結果,那麼我們是不是可以改變編譯器的這種預設對齊設定呢,當然可以.例如:

#pragma pack (2) /*指定按2位元組對齊*/

struct C

{

    char b;

    int a;

    short c;

};

#pragma pack () /*取消指定對齊，恢復預設對齊*/

sizeof(struct C)值是8。

修改對齊值為1：

#pragma pack (1) /*指定按1位元組對齊*/

struct D

{

    char b;

    int a;

    short c;

};

#pragma pack () /*取消指定對齊，恢復預設對齊*/

sizeof(struct D)值為7。

後面我們再講解#pragma pack()的作用.

三、編譯器是按照什麼樣的原則進行對齊的?

    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 了這些值，我們就可以很方便的來討論具體資料結構的成員和其自身的對齊方式。有效對齊值N是最終用來決定資料存放地址方式的值，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"存放起始地址%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。第一個資料變數的起始地址就是數 據結構的起始地址。結構體的成員變數要對齊排放，結構體本身也要根據自身的有效對齊值圓整(就是結構體成員變數佔用總長度需要是對結構體有效對齊值的整數 倍，結合下面例子理解)。這樣就不能理解上面的幾個例子的值了。

例子分析：

分析例子B；

struct B

{

    char b;

    int a;

    short c;

};

假 設B從地址空間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。第一個成員變數b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，所以其存放地址0x0000符合0x0000%1=0.第二個成員變數a，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地址為0x0004到0x0007這四個連續的位元組空間中，複核0x0004%4=0,且緊靠第一個變數。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B內容。再看資料結構B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B所佔用。故B從0x0000到0x000B 共有12個位元組,sizeof(struct B)=12;其實如果就這一個就來說它已將滿足位元組對齊了, 因為它的起始地址是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存取效率,試想如果我們定義了一個結構B的陣列,那 麼第一個結構起始地址是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,那麼下一 個結構的起始地址將是0x0000A,這顯然不能滿足結構的地址對齊了,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，對於short型為2，對於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.

同理,分析上面例子C：

#pragma pack (2) /*指定按2位元組對齊*/

struct C

{

    char b;

    int a;

    short c;

};

#pragma pack () /*取消指定對齊，恢復預設對齊*/

第 一個變數b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C從0x0000開始，那麼b存放在0x0000，符合0x0000%1= 0;第二個變數，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。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共八位元組存放的是C的變數。又C的自身對齊值為4，所以C的有效對齊值為2。又8%2=0,C 只佔用0x0000到0x0007的八個位元組。所以sizeof(struct C)=8.

四.如何修改編譯器的預設對齊值?

1.在VC IDE中，可以這樣修改：[Project]|[Settings],c/c++選項卡Category的Code Generation選項的Struct Member Alignment中修改，預設是8位元組。

2.在編碼時，可以這樣動態修改：#pragma pack .注意:是pragma而不是progma.