位段 字节对齐

 
 现代计算机中内存空间都是按照byte划分的，从理论上讲似乎对任何类型的变量的访问可以从任何地址开始，但实际情况是在访问特定类型变量的时候经常在特定的内存地址访问，这就需要各种类型数据按照一定的规则在空间上排列，而不是顺序的一个接一个的排放，这就是对齐。

   各个硬件平台对存储空间的处理上有很大的不同。一些平台对某些特定类型的数据只能从某些特定地址开始存取。比如有些架构的CPU在访问 一个没有进行对齐的变量的时候会发生错误，那么在这种架构下编程必须保证字节对齐.其他平台可能没有这种情况，但是最常见的是如果不按照适合其平台要求对 数据存放进行对齐，会在存取效率上带来损失。比如有些平台每次读都是从偶地址开始，如果一个int型（假设为32位系统）如果存放在偶地址开始的地方，那么一个读周期就可以读出这32bit，而如果存放在奇地址开始的地方，就需要2个读周期，并对两次读出的结果的高低字节进行拼凑才能得到该32bit数据。

其实字节对齐的细节和具体编译器实现相关，但一般而言，满足三个准则：

１:数据成员对齐规则：结构(struct)(或联合(union))的数据成员，第一个数据成员放在offset为0的地方，以后每个数据成员存储的起始位置要从该成员大小或者成员的子成员大小（只要该成员有子成员，比如说是数组，结构体等）的整数倍开始(比如int在３２位机为４字节,则要从４的整数倍地址开始存储。

２:结构体作为成员:如果一个结构里有某些结构体成员,则结构体成员要从其内部最大元素大小的整数倍地址开始存储.(struct a里存有struct b,b里有char,int ,double等元素,那b应该从8的整数倍开始存储.)
３:收尾工作:结构体的总大小,也就是sizeof的结果,.必须是其内部最大成员的整数倍.不足的要补齐.

typedef struct bb

{

 int id;             //[0]....[3]

 double weight;      //[8].....[15]　　　　　　原则１

 float height;      //[16]..[19],总长要为８的整数倍,补齐[20]...[23]　　　　　原则３

}BB;

typedef struct aa

{

 char name[2];     //[0],[1]

 int  id;         //[4]...[7]　　　　　　　　　　原则１

 double score;     //[8]....[15]　　　　

 short grade;    //[16],[17]　　　　　　　　

 BB b;             //[24]......[47]　　　　　　　　　　原则２

}AA;

来个分析的：

union unone

{
double s;
char c[9];  // 原则3

};

s

0 1 2 3 4 5 6 7

char c[9]

0 1 2 3 4 5 6 7 8 - - - - - - - // 原则3 补齐 为16Byte 

由于union 公用一块内存 取最大值 所以

sizeof(unone) = 16 Byte

struct SByte2

{
int m;
unone one;  // 原则2 

};

m

0 1 2 3

这个时候遇到 union 它里面的最大成员是 double 要能够除以8的 偏移地址开始 

所以要补齐

- - - - 

后面是 16 

总共24 可以除8 

所以 sizeof（SByte2） = 24

假如将SByte2改为

struct SByte2
{
int m;
unone one;  // 原则2 

        char c;         // 原则3
};

那么除了 以上的 第一个 对齐之外，还有最后总字节的对齐 原则3 要使总字节数能够被最大宽度的整除。

所以最终大小为32Byte

但是在位段(位域)操作里面有点不同,记录如下：

typedef struct A

{
unsigned char a : 4;
unsigned char b : 2;
unsigned char c : 1;

};

//sizeof(A) = 1  // 也就说最宽基本类型为1 并不是4bit

typedef struct B
{
unsigned char a : 4;
unsigned char b : 3;
unsigned char c : 3;
};


//sizeof(B) = 2

typedef struct C
{
unsigned char a : 4;
unsigned int  b : 3;
unsigned char c : 3;
};


// sizeof(C) = 12



typedef struct E

{
    int  a : 4;

    int  b : 3;

    int  c : 3;

};

// sizeof(D) = 4