结构体的数据对齐 #pragma浅谈

之前若是有人拿个结构体或者联合体问我这个结构占用了多少字节的内存，我一定觉得这个人有点low, 直到某某公司的一个实习招聘模拟题的出现，让我不得不重新审视这个问题，

该问题大致如下：

typedef struct _A{
  char a;
  int b;
  float c;
  double d;
  int *pa;
  char* pc;
  short e;
}A;
#pragma pack(pop)
int main(int argc, char *argv[])
{
  printf("size = %d\n",sizeof(A));
  return 0;
}

程序输出结果是（）。
A size= 48
B size= 44
C size= 40
D size= 36

乍一看，这还不简单吗， 1+4+4+8+4+4+2=27个字节，这个最少的答案也是36啊!

有同学提示说数据对齐，这才注意到预编译指令#pragma pack(pop), 一百度，得到这样的答案:

作用：指定结构体、联合以及类成员的packing alignment;

语法：#pragma pack( [show] | [push | pop] [, identifier], n )

说明：

1，pack提供数据声明级别的控制，对定义不起作用；

2，调用pack时不指定参数，n将被设成默认值；

3，一 旦改变数据类型的alignment，直接效果就是占用memory的减少，但是performance会下降；

语法具体分析：

1，show：可选参数；显示当前packing aligment的字节数，以warning message的形式被显示；

2，push：可选参数；将当前指定的packing alignment数值进行压栈操作，这里的栈是the internal compiler stack，同时设置当前的packing alignment为n；如果n没有指定，则将当前的packing alignment数值压栈；

3，pop：可选参数；从internal compiler stack中删除最顶端的record；如果没有指定n，则当前栈顶record即为新的packing alignment数值；如果指定了n，则n将成为新的packing aligment数值；如果指定了identifier，则internal compiler stack中的record都将被pop直到identifier被找到，然后pop出identitier，同时设置packing alignment数值为当前栈顶的record；如果指定的identifier并不存在于internal compiler stack，则pop操作被忽略；

4，identifier：可选参数；当同push一起使用时，赋予当前被压入栈中的record一个名称；当同pop一起使用时，从internal compiler stack中pop出所有的record直到identifier被pop出，如果identifier没有被找到，则忽略pop操作；5，n：可选参数；指定packing的数值，以字节为单位；缺省数值是8，合法的数值分别是1、2、4、8、16。

因为没有push操作，internal compiler stack为空，所以这个条预编译指定在这里其实是没有任何作用的，使用下面这条指令查看当前的packing alignment = 8， 为默认的对齐参数。

#pragma pack(show)

再来看一下数据对齐的规则，复杂数据对齐主要分为数据成员的对齐和复杂数据整体对齐，两者都可以总结为

“在自身对齐参数和指定对齐参数中，选择小的对齐”

数据成员自身对齐参数为类型占用字节的长度，而复杂数据的自身对齐参数为最大的数据成员自身对齐参数，所谓对齐N，就是使得偏移量offset满足 offset%N = 0，并且使得数据长度尽可能短，第一数据成员的偏移量为0，

因此我们可以分析

成员变量的对齐

a的偏移量为 0，占用一个字节

此时的偏移量为0+1 =1，b的自身对齐参数即其长度为4，packing alignment =8, 顾应对齐4，顾其偏移量为4，（1+3）%4=0

此时偏移量为4+4= 8 ，而c也应对齐4， 8%4 = 0 ，故其偏移量为8

此时偏移量为8+4 = 12，而d的自身长度为8， 指定对齐参数也为8，故其对齐参数为8，所以其偏移量应为12+4=16，因为16%8 = 0

此时偏移量为16+8 = 24，而pa的对齐参数为4,24%4= 0，故其偏移量为24

此时偏移量为24+4 = 28，同理pc的偏移量也为28

此时偏移量为28+4 = 32，e的对齐参数为2，32%2 =0，故其偏移量为32，长度为2，数据成员对齐后结构体A的大小为

32+2 = 34个字节

整体对齐

结构体A中，最大的成员变量的长度为8，指定的packing alignment也是8，故其应对齐8，而数据成员对齐后其大小为34， 整体对齐后其大小应为40， 因为40%8 = 0。