一 四位元組對齊的規則

C++中結構體變數的儲存為什麼有個4位元組對齊的規則，這裡是假設32位機器上，CPU在讀取記憶體資料的時候4位元組對齊會取得更快的速度；這是因為:1位元組8位，4位元組正好32位，而32位機器的暫存器，地址什麼的都是32位的，正好一次處理就完成。

二 相關內容解釋

例如，下面的結構各成員空間分配情況：

1. struct test  
2. {  
3.      char x1;  
4.      short x2;  
5.      float x3;  
6.      char x4;  
7. };  

1. struct TCPHEADER  
2. {  
3.      short SrcPort; // 16位源埠號
4.      short DstPort; // 16位目的埠號
5.      int SerialNo; // 32位序列號
6.      int AckNo; // 32位確認號
7.      unsigned char HaderLen : 4; // 4位首部長度
8.      unsigned char Reserved1 : 4; // 保留6位中的4位
9.      unsigned char Reserved2 : 2; // 保留6位中的2位
10.      unsigned char URG : 1;  
11.      unsigned char ACK : 1;  
12.      unsigned char PSH : 1;  
13.      unsigned char RST : 1;  
14.      unsigned char SYN : 1;  
15.      unsigned char FIN : 1;  
16.      short WindowSize; // 16位視窗大小
17.      short TcpChkSum; // 16位TCP檢驗和
18.      short UrgentPointer; // 16位緊急指標
19. };  

1. #pragma pack() // 取消1位元組對齊方式

位元組對齊在不同編譯器下語法是不一樣的，在GCC中是#pragma push(1)  #pragma pack(); 在MS C++中用VC的程式碼項裡可以調整，預設是8位元組；

1. typedefstruct
2. {  
3.    char c;  
4.    int  i;  
5. }test;  

三 實踐例子分析

例子1：

1. struct A  
2. {  
3.     bool a1;  
4.     bool a2;  
5.     int a;  
6.     bool a3;  
7. };  
8. struct B  
9. {  
10.     bool a1;  
11.     bool a2;  
12.     bool a3;  
13.     int a;  
14. };  
15. struct C  
16. {  
17.     bool a1;          
18.     int a;  
19.     bool a2;  
20.     bool a3;  
21. };  
22. bool t;  
23. printf("Sizeof(bool) = %d,Sizeof(A) = %d,Sizeof(B) = %d,Sizeof(C) = %d\n",sizeof(t),sizeof(A),sizeof(B),sizeof(C));  

例子2：

1. struct s1  
2. {  
3.     int m1;  
4.     char m2;  
5.     char m3;  
6. };  
7. struct s2  
8. {  
9.     char m2;  
10.     int m1;  
11.     char m3;  
12. };  
13. struct s3  
14. {  
15.     char m2;  
16.     char m3;  
17.     int m1;  
18. };  
19. printf("Sizeof(s1) = %d,Sizeof(s2) = %d,Sizeof(s3) = %d\n",sizeof(s1),sizeof(s2),sizeof(s3));  

四 相關分析

現代計算機中記憶體空間都是按照byte劃分的，從理論上講似乎對任何型別的變數的訪問可以從任何地址開始，但實際情況是在訪問特定型別變數的時候經常在特 定的記憶體地址訪問，這就需要各種型別資料按照一定的規則在空間上排列，而不是順序的一個接一個的排放，這就是對齊。

各個硬體平臺對儲存空間的處理上有很大的不同。一些平臺對某些特定型別的資料只能從某些特定地址開始存取。比如有些架構的CPU在訪問 一個沒有進行對齊的變數的時候會發生錯誤，那麼在這種架構下程式設計必須保證位元組對齊.其他平臺可能沒有這種情況，但是最常見的是如果不按照適合其平臺要求對 資料存放進行對齊，會在存取效率上帶來損失。比如有些平臺每次讀都是從偶地址開始，如果一個int型（假設為32位系統）如果存放在偶地址開始的地方，那 麼一個讀週期就可以讀出這32bit，而如果存放在奇地址開始的地方，就需要2個讀週期，並對兩次讀出的結果的高低位元組進行拼湊才能得到該32bit數 據。

其實位元組對齊的細節和具體編譯器實現相關，但一般而言，滿足三個準則：1) 結構體變數的首地址能夠被其最寬基本型別成員的大小所整除；2) 結構體每個成員相對於結構體首地址的偏移量都是成員大小的整數倍，如有需要編譯器會在成員之間加上填充位元組；例如上面第二個結構體變數的地址空間。3) 結構體的總大小為結構體最寬基本型別成員大小的整數倍，如有需要編譯器會在最末一個成員之後加上填充位元組。

五 小結與領悟

進行位元組對齊的原因是因為處理器在存取記憶體的時候並不是一個位元組一個位元組操作的， 通常他會一次存取多個位元組， 比如四個。所以將資料以四位元組對齊方式儲存能夠提高資料存取效率(其實具體的儲存和對齊方式沒那麼簡單，不說了)。但是， 有時候這種預設的優化並不是我們想要的。比如在設計網路程式的時候，一般情況下我們會定義一個結構體來表示應用程協議的協議頭，如果通訊雙方的程式是在不同體系結構的計算機編譯出來的(這很有可能)，那麼預設的對齊方式是有可能是不同的，這樣解析出來的協議頭必然就是錯的。 另外即使很幸運的對齊方式一樣，在協議頭裡面插入了幾個無關的位元組那也是很不優雅的何況還佔用頻寬。

還好，這種對齊方式我們是可以控制的，一般地，可以通過下面的方法來改變預設的對齊方式：

　　· 使用偽指令#pragma pack (n)，編譯器將按照n個位元組對齊；

　　· 使用偽指令#pragma pack ()，取消自定義位元組對齊方式。　

注意：如果#pragma pack (n)中指定的n大於結構體中最大成員的size，則其不起作用，結構體仍然按照size最大的成員進行對界。