一、为什么要内存对齐

二、基本变量类型所占大小

三、影响内存对齐的情况

四、先说结论（重要）

五、举亿点例子（以下内容均实际运行过，质量保证）

例1：研究结构体最后一个成员内存对齐问题1

例2：研究结构体最后一个成员内存对齐问题2

例3：研究数组的内存对齐

例4：枚举 & 研究数组之间的内存对齐

例5：结构体嵌套1

例6：结构体嵌套2

例7：__attribute__((packed))

例8：#pragma pack (n)

写在前面：本次实验所用到的环境：Windows 10 Visual Studio（64 位）、Ubuntu 18.04 x86_64-linux-gnu（64 位）！！

一、为什么要内存对齐

简单来说，就是方便计算机去读写数据。

对齐的地址一般都是 n（n = 2、4、8）的倍数。

(1). 1 个字节的变量，例如 char 类型的变量，放在任意地址的位置上；

(2). 2 个字节的变量，例如 short 类型的变量，放在 2 的整数倍的地址上；

(3). 4 个字节的变量，例如 float、int 类型的变量，放在 4 的整数倍地址上；

(4). 8 个字节的变量，例如 long long、double 类型的变量，放在 8 的整数倍地址上；

二、基本变量类型所占大小

注：蓝色标记部分特别注意！！

数据类型	ILP32（32位Linux系统）	LP64（大部分64位Linux系统）	LLP64（64位Windows系统）
char	1 字节	1 字节	1 字节
short	2 字节	2 字节	2 字节
int	4 字节	4 字节	4 字节
float	4 字节	4 字节	4 字节
long	4 字节	8 字节	4 字节
double	8 字节	8 字节	8 字节
long long	8 字节	8 字节	8 字节
指针 point	4 字节	8 字节	8 字节
枚举 enum	4 字节	4 字节	4 字节
联合体 union	取 union 中最大一个变量类型大小	取 union 中最大一个变量类型大小	取 union 中最大一个变量类型大小

ILP32 指 int，long、point 是 32 位。

LP64 指 long、point 是 64 位。

LLP64 指 long long、point 是 64 位。

三、影响内存对齐的情况

1、变量排列顺序。

2、__attribute__((packed))：取消变量对齐，按照实际占用字节数对齐（就是让变量之间排列紧密，不留缝隙）。（gcc才支持）详见例7。

3、#pragma pack (n)：让变量强制按照 n 的倍数进行对齐，并会影响到结构体结尾地址的补齐（详见四的通常情况下关于结尾地址补齐的描述）。详见例8。

四、先说结论（重要）

下面的结论均为系统默认对齐规则下进行的：

通常情况：我总结的规律如下：结构体中间：各结构体的起始地址按照各个类型变量默认规则进行摆放，但除了 char 类型变量（详见一），char 类型变量一般遵循 2 的倍数地址开始存储。详见例2。结构体最后（重要）：视结构体中最大类型是哪一个，如果是像 int 类型那样是 4 个字节的，并且结构体的结尾地址不满足 4 的倍数的话，向离最近的 4 的倍数地址补齐；如果是像 double 类型那样是 8 个字节的，并且结构体的结尾地址不满足 8 的倍数的话，向离最近的 8 的倍数地址补齐；以此类推。。。。

结构体嵌套：子结构体的成员变量起始地址要视子结构体中最大变量类型决定，比如 struct a 含有 struct b，b 里有 char，int，double 等元素，那 b 应该从 8 的整数倍开始存储。详见例5、例6。

含数组成员：比如 char a[5]，它的对齐方式和连续写 5 个 char 类型变量是一样的，也就是说它还是按一个字节对齐。详见例1、例2、例3、例4、例5。

含联合体（union）成员：取联合体中最大类型的整数倍地址开始存储。详见例5。

个人总结能力有限，还是观看例子更容易理解：

五、举亿点例子（以下内容均实际运行过，质量保证）

没有特别标注就是 64 位！！

例1：研究结构体最后一个成员内存对齐问题1

struct stu1 {char a[18];double b;char c;int d;short e;
};

Windows 10：48 字节 Ubuntu 18.04：48 字节

例2：研究结构体最后一个成员内存对齐问题2

struct stu1 {char a[18];int b[3];short c;char d;int e;short f;
};

Windows 10：44 字节 Ubuntu 18.04：44 字节

例3：研究数组的内存对齐

struct stu1 {int a;char b[8];float c;short d;
};

Windows 10：20 字节 Ubuntu 18.04：20 字节

例4：枚举 & 研究数组之间的内存对齐

enum DAY {MON = 1, TUE, WED, THU, FRI, SAT, SUN
};
struct stu1 {char a[5];char b[3];enum DAY day;int *c;short d;int e;
};

Windows 10：32 字节 Windows 10（32位）：24 字节 Ubuntu 18.04：32 字节

64位：

32位：

例5：结构体嵌套1

struct stu2 {char x;int y;double z;char v[6];
};
struct stu1 {union u1 {int a1;char a2[5];}a;struct stu2 b;int c;
};

Windows 10：40 字节 Ubuntu 18.04：40 字节

例6：结构体嵌套2

struct stu2 {char x;int y;double z;char v[6];
};
struct stu1 {char a;struct stu2 b;int c;
};

Windows 10：40 字节 Ubuntu 18.04：40 字节

例7：attribute((packed))

由于 VS 和 VScode 均不支持 __attribute__((packed)) ，于是只使用 gcc 编译。

struct __attribute__((packed)) stu1 {    // 取消内存对齐char a;long b;short c;float d;int e;
};

Ubuntu 18.04：19 字节

例8：#pragma pack (n)

#pragma pack (2)    // 强制以 2 的倍数进行对齐
struct stu1 {short a;int b;long c;char d;
};
#pragma pack ()    // 取消强制对齐，恢复系统默认对齐

Windows 10：12 字节 Ubuntu 18.04：16 字节

正常情况：

Windows 10：

Ubuntu 18.04：

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