现代计算机中的内存空间按字节划分. 从理论上讲，访问任何类型的变量似乎都可以从任何地址开始，但是实际情况是，访问特定变量时，通常是在特定的内存地址访问，这要求将各种类型的数据安排在其中. 按照某些规则排列空间，而不是一个接一个地排列.

为什么要地址对齐？

对齐的作用和原因: 每个硬件平台处理存储空间的方式都非常不同. 某些平台只能从某些地址访问某些类型的数据. 其他平台可能没有这些限制，但最常见的是，如果数据存储未根据平台的要求进行对齐，则会导致访问效率下降. 例如，某些平台每次都从偶数地址开始. 如果将int类型(假定为32位)存储在偶数地址的开头，则可以在一个时钟周期内读取它. 并且，如果将其存储在奇数地址的开头，则可能需要2个时钟周期，并且两次读取结果的高字节和低字节会拼凑在一起以获得int类型数据. 显然，读取效率下降很多. 这也是时空的游戏.

对齐的实现

通常，当我们编写程序时，我们不需要考虑对齐问题. 编译器将为我们选择适合目标平台的对齐策略. 当然，我们也可以通知编译器传递预编译的指令，以更改指定数据的对齐方式.

但是，这是因为我们通常不需要关心这个问题，并且因为编译器已经对齐了数据. 但是，如果我们不了解它，我们常常会对某些问题感到困惑. 最常见的是该结构的sizeof()结果，这是意外的. 为此，我们需要了解对齐算法.

对齐算法

由于平台和编译器之间的差异，我将以gcc版本3.2.2编译器(32位x86平台)为例，讨论编译器如何对齐结构的各个成员.

假定结构定义如下:

该结构包含一个长度为4个字节的int变量，一个长度为1个字节的char变量和一个长度为2个字节的short变量. 因此，结构A的长度应为4 + 1 + 2 = 7，但是由于编译器要在空间上对齐成员，因此sizeof(A)的值为8.

现在我们调整结构成员的顺序:

调整后的结构A的长度仍应为7，但sizeof(A)的值为12.

在这里，我们使用以下预编译指令来告诉编译器使用我们指定的对齐值2而不是默认值.

#pragma pack(值)

#pragma pack(2)/ *将对齐值指定为2 * / struct A {char b;诠释短c;}; #pragma pack()/ *取消指定的对齐值，并使用默认值. * /

sizeof(A)的值为8.

将对齐值修改为1:

#pragma pack(1)/ *将对齐值指定为1 * / struct A {char b;诠释短c;}; #pragma pack()/ *取消指定的对齐值c 计算结构体大小，并使用默认值. * /

sizeof(A)的值为7.

在这里，我们将详细解释为什么会这样？

首先了解四个概念:

基本数据类型本身的对齐值: 它是基本数据的长度，例如sizeof(char)，sizeof(int)，sizeof(short).

指定的对齐值: 使用#pragma pack(值)指令指定的值.

导出数据类型的自对准值: 在其成员中具有最大自对准值的数据类型.

已导出数据类型的有效对齐值: 其自身的对齐值和指定的对齐值较小.

使用这些值，我们可以轻松地讨论特定数据结构的成员及其自身的对齐方式. 有效对齐值N是最终用于确定数据如何存储在地址中的值，并且是最重要的值. 有效地对齐N意味着“对齐N”，即数据的“存储起始地址％N = 0”. 数据结构中的数据变量按定义的顺序排列. 第一个数据变量的起始地址是数据结构的起始地址. 结构的成员变量应对齐并释放，并且结构本身应根据其有效对齐值进行四舍五入(即，结构成员变量的总长度必须是结构有效对齐值的整数倍)结构，结合下面的示例了解). 理解上面示例的值并不难.

分析示例B:

假定B开始从地址空间0×0000放电. 在此示例中，未定义指定的对齐值. 在作者的环境中，该值默认为4. 第一个成员变量b的自对准值是1，小于指定的或默认指定的对准值4，因此其有效对准值为1c 计算结构体大小，因此其存储地址0×0000符合0×0000％1 =0. 第二个成员变量a具有其自己的对齐值4，因此有效对齐值也为4，因此它只能存储在四个连续的字节空间中，且a起始地址0×0004到0×0007，并检查0×0004％4 = 0，并在第一个变量旁边. 第三个变量c，自对准值为2，因此有效对准值也为2，可以将其存储在两个字节空间0×0008到0×0009中，与0×0008％2 = 0一致. 因此，B的内容存储范围为0×0000到0×0009. 从数据结构B的自对准值来看，其变量(此处为b)的最大对准值为4，因此该结构的有效对准值为也4.根据结构的圆度要求，0×0009到0×0000 = 10字节，(10 + 2)％4 =0. 所以结构B也占用了0x0000A到0x000B. 所以B有12个字节从0×0000到0x000B，sizeof(结构B)= 12;

类似地，分析上面的示例C:

#pragma pack(2)/ *指定2字节对齐* / struct C {char b;诠释短c;}; #pragma pack()/ *取消指定的对齐方式并恢复默认对齐方式* /

第一个变量b的自对准值是1，指定的对准值是2. 因此，其有效对准值是1. 假定C从0×0000开始，则b存储在0×0000中. ，与0×0000％1 = 0一致；第二个变量，自对准值为4，指定的对准值为2，因此有效对准值为2，因此将顺序存储在以下四个值中: 0×0002、0×0003、0×0004、0×0005在连续字节中，它是0×0002％2 =0. 第三个变量c的自对准值是2，因此有效对准值是2，并且顺序存储在0×0006、0×0007中，与0×0006％2 = 0一致. 因此，从0×0000到0×00007总共有八个字节是C变量. 并且C的自对准值为4，因此C的有效对准值为2. 8％2 = 0，C仅占用从0×0000到0×0007的八个字节. 因此sizeof(结构C)= 8.

通过以上解释，我相信您应该对C语言中字节对齐的概念有清楚的了解. 在网络程序中，掌握这一概念非常重要. 要在不同平台之间(例如Windows和Linux之间)传递二进制流(例如结构)，则必须将两个平台定义为相同. 摄像机的对齐方式是莫名其妙的错误，但是很难解决^ _ ^

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