C++的字节对齐

C++的字节对齐是其独有的。

至于为什么有字节对齐，这里不述，一句话，为了提高程序的读写性能，且对齐的大小可编码。

字节对齐的三个准则：

1. 变量的首地址能够被其对齐字节数大小整除
2. 每个成员相对首地址的偏移量都是该成员大小的整数倍，如果不是，那么前一个成员变量补齐
3. 总大小是最大成员大小的整数倍

下面的测试代码是对三个准则的详细说明：

struct POINTER
{
    void* ptr;
};

struct A
{
    char a;
};

struct B
{
    char a;
    char b;
};

struct C
{
    char a;
    int b;
    long c;
};

struct D
{
    long c;
    char a;
    int b;
};

struct E
{
    char a;
    long c;
    int b;
};

struct F
{
    char a;
    long c;
    char b;
};

struct G
{
    char a;
    long c;
    F b;
};

struct H
{
    char a;
    char b;
    short c;
};

struct I
{
    char a;
    char b;
    int c;
};

struct EMPTY_CLASS
{
};

struct EMPTY_CLASS_WITH_VIRTUAL
{
    virtual ~EMPTY_CLASS_WITH_VIRTUAL(){}
};

#define CALC_STRCUT_SIZE(T) 
    std::cout <<"size of type " << #T << " is " << sizeof(T) << std::endl;

int main(int argc, char** argv)
{
    CALC_STRCUT_SIZE(A)
    CALC_STRCUT_SIZE(B)
    CALC_STRCUT_SIZE(C)
    CALC_STRCUT_SIZE(D)
    CALC_STRCUT_SIZE(E)
    CALC_STRCUT_SIZE(F)
    CALC_STRCUT_SIZE(G)
    CALC_STRCUT_SIZE(H)
    CALC_STRCUT_SIZE(I)

    CALC_STRCUT_SIZE(EMPTY_CLASS)
    CALC_STRCUT_SIZE(EMPTY_CLASS_WITH_VIRTUAL)

    CALC_STRCUT_SIZE(char*)
    CALC_STRCUT_SIZE(short*)
    CALC_STRCUT_SIZE(int*)
    CALC_STRCUT_SIZE(long*)
    CALC_STRCUT_SIZE(void*)
    CALC_STRCUT_SIZE(F*)
    CALC_STRCUT_SIZE(POINTER)
    return 0;
}

下面是上述程序的运行结果：

size of type A is 1
size of type B is 2
size of type C is 16
size of type D is 16
size of type E is 24
size of type F is 24
size of type G is 40
size of type H is 4
size of type I is 8
size of type EMPTY_CLASS is 1
size of type EMPTY_CLASS_WITH_VIRTUAL is 8
size of type char* is 8
size of type short* is 8
size of type int* is 8
size of type long* is 8
size of type void* is 8
size of type F* is 8
size of type POINTER is 8

字节对齐准则在C和C++都符合。

但是这里需要注意两点，这个是C++独有的：

1. 一个空类，即没有任何非静态成员变量和虚函数的类其大小是1。
2. 包含了虚函数的类，其实际包含有个隐性的虚表指针(vbptr)。

上述两点准确的来说，不是内存对齐的特性。

上述两个大特性是C++面试中最常见的！但是，对于实际编程其实没什么多大用处，除非涉及到极致的性能优化！