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1、什么是對(duì)齊？

現(xiàn)代計(jì)算機(jī)中內(nèi)存空間都是按照字節(jié)（byte）劃分的，從理論上講似乎對(duì)任何類型的變量的訪問(wèn)可以從任何地址開(kāi)始，但實(shí)際情況是在訪問(wèn)特定變量的時(shí)候經(jīng)常在特定的內(nèi)存地址訪問(wèn)，這就需要各類型數(shù)據(jù)按照一定的規(guī)則在空間上排列，而不是順序地一個(gè)接一個(gè)地排放，這就是對(duì)齊。

2、為什么要對(duì)齊？

為了提高效率，計(jì)算機(jī)從內(nèi)存中取數(shù)據(jù)是按照一個(gè)固定長(zhǎng)度的。以32位機(jī)為例，它每次取32個(gè)位，也就是4個(gè)字節(jié)（每字節(jié)8個(gè)位）。字節(jié)對(duì)齊有什么好處？以int型數(shù)據(jù)為例，如果它在內(nèi)存中存放的位置按4字節(jié)對(duì)齊，也就是說(shuō)1個(gè)int的數(shù)據(jù)全部落在計(jì)算機(jī)一次取數(shù)的區(qū)間內(nèi)，那么只需要取一次就可以了。如圖a-1。如果不對(duì)齊，很不巧，這個(gè)int數(shù)據(jù)剛好跨越了取數(shù)的邊界，這樣就需要取兩次才能把這個(gè)int的數(shù)據(jù)全部取到，這樣效率也就降低了。

內(nèi)存對(duì)齊是會(huì)浪費(fèi)一些空間的。但是這種空間上得浪費(fèi)卻可以減少取數(shù)的時(shí)間。這是典型的一種以空間換時(shí)間的做法。空間與時(shí)間孰優(yōu)孰略這個(gè)每個(gè)人都有自己的看法，但是C語(yǔ)言既然采取了這種以空間換時(shí)間的策略，就必然有它的道理。況且，在存儲(chǔ)器越來(lái)越便宜的今天，這一點(diǎn)點(diǎn)的空間上的浪費(fèi)就不算什么了。

需要說(shuō)明的是，字節(jié)對(duì)齊不同的編譯器可能會(huì)采用不同的優(yōu)化策略。

3、如何實(shí)現(xiàn)對(duì)齊？

在缺省情況下，C編譯器為每一個(gè)變量或是數(shù)據(jù)單元按其自然對(duì)界條件分配空間。

在結(jié)構(gòu)中，編譯器為結(jié)構(gòu)的每個(gè)成員按其自然對(duì)界（alignment）條件分配空間。各個(gè)成員按照它們被聲明的順序在內(nèi)存中順序存儲(chǔ)（成員之間可能有插入的空字節(jié)），第一個(gè)成員的地址和整個(gè)結(jié)構(gòu)的地址相同。

C編譯器缺省的結(jié)構(gòu)成員自然對(duì)界條件為“N字節(jié)對(duì)齊”，N即該成員數(shù)據(jù)類型的長(zhǎng)度。如int型成員的自然對(duì)界條件為4字節(jié)對(duì)齊，而double類型的結(jié)構(gòu)成員的自然對(duì)界條件為8字節(jié)對(duì)齊。若該成員的起始偏移不位于該成員的“默認(rèn)自然對(duì)界條件”上，則在前一個(gè)節(jié)面后面添加適當(dāng)個(gè)數(shù)的空字節(jié)。

C編譯器缺省的結(jié)構(gòu)整體的自然對(duì)界條件為：該結(jié)構(gòu)所有成員中要求的大自然對(duì)界條件。若結(jié)構(gòu)體各成員長(zhǎng)度之和不為“結(jié)構(gòu)整體自然對(duì)界條件的整數(shù)倍，則在后一個(gè)成員后填充空字節(jié)。

例子1（分析結(jié)構(gòu)各成員的默認(rèn)字節(jié)對(duì)界條界條件和結(jié)構(gòu)整體的默認(rèn)字節(jié)對(duì)界條件）:

struct Test

{

char x1; // 成員x1為char型(其起始地址必須1字節(jié)對(duì)界)，其偏移地址為0

char x2; // 成員x2為char型(其起始地址必須1字節(jié)對(duì)界，其偏移地址為1

float x3; // 成員x3為float型(其起始地址必須4字節(jié)對(duì)界)，編譯器在x2和x3之間填充了兩個(gè)空字節(jié)，其偏移地址為4

char x4; // 成員x4為char型(其起始地址必須1字節(jié)對(duì)界)，其偏移地址為8

};

因?yàn)門est結(jié)構(gòu)體中，大的成員為flaot x3，因些此結(jié)構(gòu)體的自然對(duì)界條件為4字節(jié)對(duì)齊。則結(jié)構(gòu)體長(zhǎng)度就為12字節(jié)，內(nèi)存布局為1100 1111 1000。

例子2：

#include

typedef struct

{

int aa1; //4個(gè)字節(jié)對(duì)齊 1111

char bb1;//1個(gè)字節(jié)對(duì)齊 1

short cc1;//2個(gè)字節(jié)對(duì)齊 011

char dd1; //1個(gè)字節(jié)對(duì)齊 1

} testlength1;

int length1 = sizeof(testlength1); //4個(gè)字節(jié)對(duì)齊，占用字節(jié)1111 1011 1000,length = 12

typedef struct

{

char bb2;//1個(gè)字節(jié)對(duì)齊 1

int aa2; //4個(gè)字節(jié)對(duì)齊 01111

short cc2;//2個(gè)字節(jié)對(duì)齊 11

char dd2; //1個(gè)字節(jié)對(duì)齊 1

} testlength2;

int length2 = sizeof(testlength2); //4個(gè)字節(jié)對(duì)齊，占用字節(jié)1011 1111 1000,length = 12

typedef struct

{

char bb3; //1個(gè)字節(jié)對(duì)齊 1

char dd3; //1個(gè)字節(jié)對(duì)齊 1

int aa3; //4個(gè)字節(jié)對(duì)齊 001111

short cc23;//2個(gè)字節(jié)對(duì)齊 11

} testlength3;

int length3 = sizeof(testlength3); //4個(gè)字節(jié)對(duì)齊，占用字節(jié)1100 1111 1100,length = 12

typedef struct

{

char bb4; //1個(gè)字節(jié)對(duì)齊 1

char dd4; //1個(gè)字節(jié)對(duì)齊 1

short cc4;//2個(gè)字節(jié)對(duì)齊 11

int aa4; //4個(gè)字節(jié)對(duì)齊 1111

} testlength4;

int length4 = sizeof(testlength4); //4個(gè)字節(jié)對(duì)齊，占用字節(jié)1111 1111,length = 8

int main(void)

{

printf("length1 = %d.\n",length1);

printf("length2 = %d.\n",length2);

printf("length3 = %d.\n",length3);

printf("length4 = %d.\n",length4);

return 0;

}