C++内存对齐

字节对齐简介

内存对齐是编译器为了便于CPU快速访问而采用的一项技术

你还可以通过pragma指令（通常为#pragma pack）强迫编译器不采用处理器惯用的对齐规则。但请别随意运用这种方式，因为它强制生成开销更大、速度更慢的代码。

使用#pragma pack的唯一理由是——假如你需让C语言的数据分布，与某种位级别的硬件或协议完全匹配（例如内存映射硬件端口），而违反通用对齐规则又不可避免。如果你处于这种困境，且不了解我所讲述的内容，那你已深陷泥潭，祝君好运。

另外，__attribute__(__aligned__(n))可以指定，分配的内存按多少位对齐，但是不能改小；pargma pack不能改大。

对齐规则

1. 如果设置了内存对齐为 i 字节，类中最大成员对齐字节数为j，那么整体对齐字节n = min(i, j) （某个成员的对齐字节数定义：如果该成员是c++自带类型如int、char、double等，那么其对齐字节数=该类型在内存中所占的字节数；如果该成员是自定义类型如某个class或者struct，那个它的对齐字节数 = 该类型的整体对齐字节）
2. 每个成员对齐规则：类中第一个数据成员放在offset为0的位置；对于其他的数据成员（假设该数据成员对齐字节数为k），他们放置的起始位置offset应该是 min(k, n) 的整数倍
3. 整体对齐规则：最后整个类的大小应该是n的整数倍
4. 当设置的对齐字节数大于类中最大成员对齐字节数时，这个设置实际上不产生任何效果；当设置对齐字节数为1时，类的大小就是简单的把所有成员大小相加

以上设置规则第一条只针对pragma pack；对于__attribute__(__aligned__(n))，在设置大于类中最大成员对齐字节数的时候有效。

例子

组合

class temp 
{ 
    char c; 
    int i; 
    short s1; 
};

class node
{
    char c; //放在位置0，位置区间[0]
    temp t; //4（temp的对齐字节数） = n, 那么放置起始位置应该是4的倍数，即4，位置区间为[4~15]
    short s; //2 < n，那么放置起始位置应该是2的倍数，即16，位置区间为[16~17]
};

此时成员共占用[0~17]18个字节，还要整体对齐，大小应该是4的倍数，因此大小是20

继承

class A
{
    int i;
    char c1;
};

class B:public A
{
    char c2;
};

class C:public B
{
    char c3;
}

gcc和vs对sizeof(C)给出了不同的结果，分别是8、16

1. GCC:C相当于把所有成员i、c1、c2、c3当作是在一个class内部，(先继承后对齐)
2. 对于A，对齐后其大小是8；对于B，c2加上对齐后的A的大小是9，对齐后就是12；对于C，c3加上对齐后的B大小是13，再对齐就是16 (先对齐后继承)

sizeof实现

#define sizeof_value(L_Value) (                    /  
    (char *)(&L_Value + 1) - (char *)&L_Value   /  
)  

#define sizeof_type(type) (
    (type*)(0) + 1
)