C++中的结构体与sizeof

前几天在C/C++版上看到一个关于“对齐”和“sizeof”的问题。原来一直以为自己已经把这个问题弄清楚了，但是看了帖子之后才发现仍有许多概念模糊的地方，于是把MSDN翻出来细细看了一下，又做了几个小试验验证自己的想法，并作此文，作为自己对这个问题的一个阶段性小结。文中若有不对之处，望各位大侠批评指正。

影响结构体的sizeof的因素：
1） 不同的系统（如32位或16位系统）：不同的系统下int等类型的长度是变化 的，如对于16位系统，int的长度（字节）为2，而在32位系统下，int的长度为4；因此如果结构体中有int等类型的成员，在不同的系统中得到的sizeof值是不相同的。
2） 编译器设置中的对齐方式：对齐方式的作用常常会让我们对结构体的sizeof值感到惊讶。

对齐
为了能使CPU对变量进行高效快速的访问，变量的起始地址应该具有某些特性，即所谓的“对齐”。例如对于4字节的int类型变量，其起始地址应位于4字节边界上，即起始地址能够被4整除。变量的对齐规则如下（32位系统）：

Type	Alignment
char	在字节边界上对齐
short (16-bit)	在双字节边界上对齐
int and long (32-bit)	在4字节边界上对齐
float	在4字节边界上对齐
double	在8字节边界上对齐
structures	单独考虑结构体的个成员，它们在不同的字节边界上对齐。 其中最大的字节边界数就是该结构的字节边界数。
	MSDN原话：Largest alignment requirement of any member

理解结构体的对齐方式有点挠头，如果结构体中有结构体成员，那么这是一个递归的过程。

对齐方式影响结构体成员在结构体中的偏移
设编译器设定的最大对齐字节边界数为n，对于结构体中的某一成员item，它相对于结构首地址的实际字节对齐数目X应该满足以下规则：
X = min（n， sizeof（item））
例如，对于结构体 struct {char a; int b} T;
当位于32位系统，n=8时：
a的偏移为0，
b的偏移为4，中间填充了3个字节, b的X为4；

当位于32位系统，n=2时：
a的偏移为0，
b的偏移为2，中间填充了1个字节，b的X为2；

结构体的sizeof
设结构体的最后一个成员为LastItem，其相对于结构体首地址的偏移为offset（LastItem），其大小为sizeof(LastItem)，结构体的字节对齐数为N，则：

结构体的sizeof 为： 若offset（LastItem）＋ sizeof(LastItem)能够被N整除，那么就是offset（LastItem）＋ sizeof(LastItem)，否则，在后面填充，直到能够被N整除。

例如：32位系统，n=8，
结构体 struct {char a; char b;} T;
struct {char a; int b；} T1;
struct {char a; int b； char c;} T2;

sizeof(T) == 2; N = 1 没有填充
sizeof(T) == 8; N = 4 中间填充了3字节
sizeof(T2)==12； N = 4 中间，结尾各填充了3字节

注意：
1） 对于空结构体，sizeof ＝＝ 1；因为必须保证结构体的每一个实例在内存中都有独一无二的地址。
2） 结构体的静态成员不对结构体的大小产生影响，因为静态变量的存储位置与结构体的实例地址无关。例如：
struct {static int I;} T; struct {char a; static int I;} T1;
sizeof(T) == 1; sizeof(T1) == 1;
3) 某些编译器支持扩展指令设置变量或结构的对齐方式，如VC，
详见MSDN（alignment of structures）