关于sizeof（）和内存对齐

PS补充：枚举类型的字节数为什么为4
  百度知道回答：

typedef enum e1{    MON,    TUE,    THI, }e;

e1是一个数值，它的允许值范围是： MON,TUE,THI, 它的取值为其中之一。

首先我们来看一下内存对齐规则
内存对齐规则
总的来说，对于一个结构体而言，其内存对齐分两步走，
1.基本类型默认的对齐方式；
2.结构体的字节边界必须为占用最大空间的类型所占用的字节数的倍数
如果含有认为定义字节对齐的方式#pragma pack(n),则需要比较这结构体本身要求的和人为要求的，取其最小值。

详细可参考文章如下：http://blog.chinaunix.net/uid-722885-id-124878.html
下面例子均来源于上述文章。

下面再举个例子，交换一下上面的MyStruct的成员变量的位置，使它变成下面的情况：

struct MyStruct

{

char dda;

double dda1;

int type

}；

这个结构占用的空间为多大呢？在gcc环境下，可以得到sizeof(MyStruc)为24。结合上面提到的分配空间的一些原则，分析下gcc是怎么为上面的结构分配空间的。（简单说明）

struct MyStruct

{

char dda;//偏移量为0，满足对齐方式，dda占用1个字节；

double dda1;//下一个可用的地址的偏移量为1，不是sizeof(double)=8

//的倍数，需要补足7个字节才能使偏移量变为8（满足对齐

//方式），因此gcc自动填充7个字节，dda1存放在偏移量为8

//的地址上，它占用8个字节。

int type；//下一个可用的地址的偏移量为16，是sizeof(int)=4的倍

//数，满足int的对齐方式，所以不需要gcc自动填充，type存

//放在偏移量为16的地址上，它占用4个字节。

}；//所有成员变量都分配了空间，空间总的大小为1+7+8+4=20，不是结构

//的节边界数（即结构中占用最大空间的类型所占用的字节数sizeof

//(double)=8）的倍数，所以需要填充4个字节，以满足结构的大小为

//sizeof(double)=8的倍数。

所以该结构总的大小为：sizeof(MyStruc)为1+7+8+4+4=24。其中总的有7+4=11个字节是gcc自动填充的，没有放任何有意义的东西。

gcc对结构的存储的特殊处理确实提高CPU存储变量的速度，但是有时候也带来了一些麻烦，我们也可以屏蔽掉变量默认的对齐方式，自己设定变量的对齐方式。gcc

中提供了#pragma pack(n)来设定变量以n字节对齐方式。n字节对齐就是说变量存放的起始地址的偏移量有两种情况：第一、如果n大于等于该变量所占用的字节数，那么偏移量必须满足默认的对齐方式，第二、如果n小于该变量的类型所占用的字节数，那么偏移量为n的倍数，不用满足默认的对齐方式。结构的总大小也有个约束条件，分下面两种情况：如果n大于所有成员变量类型所占用的字节数，那么结构的总大小必须为占用空间最大的变量占用的空间数的倍数；

否则必须为n的倍数。下面举例说明其用法。

#pragma pack(push) //保存对齐状态

#pragma pack(4)//设定为4字节对齐

struct test

{

char m1;

double m4;

int  m3;

};

#pragma pack(pop)//恢复对齐状态

以上结构的大小为16，下面分析其存储情况，首先为m1分配空间，其偏移量为0，满足我们自己设定的对齐方式（4字节对齐），m1占用1个字节。接着开始为m4分配空间，这时其偏移量为1，需要补足3个字节，这样使偏移量满足为n=4的倍数（因为sizeof(double)大于n）,m4占用8个字节。接着为m3分配空间，这时其偏移量为12，满足为4的倍数，m3占用4个字节。这时已经为所有成员变量分配了空间，共分配了16个字节，满足为n的倍数。如果把上面的#pragma pack(4)改为#pragma pack(16)，那么我们可以得到结构的大小为24。

为了提高CPU的存储速度，编译器对一些变量的起始地址做了“对齐”处理。在默认情况下，规定各成员变量存放的起始地址相对于结构的起始地址的偏移量必须为该变量的类型所占用的字节数的倍数。下面列出常用类型的对齐方式：

类型	对齐方式（变量存放的起始地址相对于结构的起始地址的偏移量）
Char	偏移量必须为sizeof(char)即1的倍数
int	偏移量必须为sizeof(int)即4的倍数
float	偏移量必须为sizeof(float)即4的倍数
double	偏移量必须为sizeof(double)即8的倍数
Short	偏移量必须为sizeof(short)即2的倍数

各成员变量在存放的时候根据在结构中出现的顺序依次申请空间，同时按照上面的对齐方式调整位置，空缺的字节编译器会自动填充。同时编译器为了确保结构的大小为结构的字节边界数（即该结构中占用最大空间的类型所占用的字节数）的倍数，所以在为最后一个成员变量申请空间后，还会根据需要自动填充空缺的字节。

Intel和微软和本公司同时出现的面试题

#pragma pack(8)

struct s1{
short a;
long b;
};

struct s2{
char c;
s1 d;
long long e;
};

#pragma pack()

问 
1.sizeof(s2) = ?
2.s2的s1中的c后面空了几个字节接着是d?

正确答案:
如果代码:
#pragma pack(8)
struct S1{
    char a;
    long b;
};
struct S2 {
    char c;
    struct S1 d;
    long long e;
};
#pragma pack()
sizeof(S2)结果为24.
成员对齐有一个重要的条件,即每个成员分别对齐.即每个成员按自己的方式对齐.
也就是说上面虽然指定了按8字节对齐,但并不是所有的成员都是以8字节对齐.其对齐的规则是,每个成员按其类型的对齐参数(通常是这个类型的大小)和指定对齐参数(这里是8字节)中较小的一个对齐.并且结构的长度必须为所用过的所有对齐参数的整数倍,不够就补空字节.

S1中,成员a是1字节默认按1字节对齐,指定对齐参数为8,这两个值中取1,a按1字节对齐;成员b是4个字节,默认是按4字节对齐,这时就按4字节对齐,所以sizeof(S1)应该为8;

S2中,c和S1中的a一样,按1字节对齐,而d 是个结构,它是8个字节,它按什么对齐呢?对于结构来说,它的默认对齐方式就是它的所有成员使用的对齐参数中最大的一个,S1的就是4.所以,成员d就是按4字节对齐.成员e是8个字节,它是默认按8字节对齐,和指定的一样,所以它对到8字节的边界上,这时,已经使用了12个字节了,所以又添加了4个字节的空,从第16个字节开始放置成员e.这时,长度为24,已经可以被8(成员e按8字节对齐)整除.这样,一共使用了24个字节.

a    b
S1的内存布局：11**,1111,
              c    S1.a S1.b     d
S2的内存布局：1***,11**,1111,****11111111

这里有三点很重要:
1.每个成员分别按自己的方式对齐,并能最小化长度
2.复杂类型(如结构)的默认对齐方式是它最长的成员的对齐方式,这样在成员是复杂类型时,可以最小化长度
3.对齐后的长度必须是成员中最大的对齐参数的整数倍,这样在处理数组时可以保证每一项都边界对齐

其次，我们知道sizeof()一个空的类或者结构体，结果并不为0，而是1。原因为一个空类或者空的结构体也是可以new一个对象的，
如果为0的话，则其所有的对象的地址是相同的。这不符合c++标准。

要清楚，两个不同的对象的地址也是不同的。基于同样的理由，new总是返回指向不同对象的指针。
  看看：       

 class Empty { };
  void f()
  {
 Empty a, b;
 if (&a == &b) cout << "impossible: report error to compiler supplier";
   Empty* p1 = new Empty;          Empty* p2 = new Empty;
if (p1 == p2) cout << "impossible: report error to compiler supplier";      }