By Long Luo
在开始今天的文章之前，请先看下面一道面试题：
问题： 阅读下面一段代码并回答题目之后的问题：
struct ALIGN
{
int mA;
int mB;
};
请问在32位系统下sizeof(ALIGN)的结果是多少？
当然这道题目是难不到广大程序员同学们滴！
在32位机器上int类型占4个字节，Struct ALIGN里面有2个int型变量，那么总共就是8个字节喽！
Bingo，在这个例子中，sizeof(ALIGN)的结果的确是8。
struct_4_1.jpg
下面，我们把代码修改一下：
#include <iostream>
using namespace std;
struct ALIGN
{
int mA;
int mB;
};
struct ALIGN1
{
int mA;
short mB;
};
int main()
{
cout<<sizeof(short)<<endl;
cout<<sizeof(ALIGN1)<<endl;
getchar();
return 0;
}
请问输出是多少？
这还不简单，小case嘛！
mA占4个字节，mB占2个字节，所以Struct ALGN1应该是4+2=6个字节，所以答案是2和6。
---你确定么？ （小丫的语言）
---我确定！
好的，请看大屏幕：
struct_4_2.jpg
咦？
结构体的大小不是将结构体元素单纯相加就可以的吗？
怎么结果却变成8了呢？
要回答这个问题，需要从计算机的地址对齐讲起。至于为什么需要对齐，当然是对齐能够带来很多好处的。
第一，可以大大简化处理器和存储器之间接口的硬件设计；
第二，提高处理器访问数据的效率。
首先讲下，对齐(alignment)就是计算机系统对基本数据类型的可允许地址做了限制，某种类型的对象的地址必须是某个值k的倍数。
以IA32为例，在自然对齐方式下，基本数据类型（如short，int，double）变量的地址必须被他们的大小整除。
通俗的说，对于int类型的变量，因为宽度为4，因此存放int类型变量的起始地址必须能被4整除，宽度为2的基本数据类型（short等）则位于能被2整除的地址上，以此类推对于char和bool类型的变量，由于其只占用一个字节，则没有特别要求。
我们修改下程序，让其输出成员变量的地址：
#include <iostream>
using namespace std;
struct ALIGN
{
int mA;
int mB;
};
struct ALIGN1
{
int mA;
short mB;
};
int main()
{
ALIGN aln0;
ALIGN1 aln1;
cout<<"\n"<<&aln0.mA<<"\t"<<&aln0.mB<<endl;
cout<<"\n"<<&aln1.mA<<"\t"<<&aln1.mB<<endl;
getchar();
return 0;
}
程序调试我们可以看到：
struct_4_3.jpg
从上述结果中，可以看出在struct ALIGN1中，int mA的起始地址为0x0012ff4c可以被4整除，short mB的起始地址为0x0012ff50可以被2整除。
再看下列代码：
#include <iostream>
using namespace std;
struct ALIGN
{
int mA;
int mB;
};
struct ALIGN1
{
int mA;
short mB;
};
struct ALIGN2
{
char mA;
int mB;
short mC;
};
struct ALIGN3
{
int mB;
char mA;
short mC;
};
int main(void)
{
ALIGN aln0;
ALIGN1 aln1;
ALIGN2 aln2;
ALIGN3 aln3;
cout<<"The size of struct ALIGN is:"<<sizeof(ALIGN)<<endl;
cout<<"\t"<<&aln0.mA<<"\t"<<&aln0.mB<<endl;
cout<<"The size of struct ALIGN1 is:"<<sizeof(ALIGN1)<<endl;
cout<<"\t"<<&aln1.mA<<"\t"<<&aln1.mB<<endl;
cout<<"The size of struct ALIGN2 is:"<<sizeof(ALIGN2)<<endl;
cout<<"\t"<<&aln2.mA<<"\t"<<&aln2.mB<<"\t"<<&aln2.mC<<endl;
cout<<"The size of struct ALIGN3 is:"<<sizeof(ALIGN3)<<endl;
cout<<"\t"<<&aln3.mA<<"\t"<<&aln3.mB<<"\t"<<&aln3.mC<<endl;
getchar();
return 0;
}
输出结果如下：
struct_4_4.jpg
是不是觉得很奇怪？
ALIGN2 和 ALIGN3都是1个int型，1个char型，1个short型，可是它们所占的空间却1个是8，一个是12？
这非常非常不科学啊！
2个结构体都拥有一样的成员变量，可是所占的大小却有很大的区别。这一切的一切，是计算机中的幽灵在作祟，还是另有隐情？ 编译器如此厚此薄彼，到底是为什么？被偷去的内存，到底去了哪里？
下一篇我们将使用gcc编译，分析编译生成的每一步，了解编译器具体是怎么做的，为什么需要这么做，为你揭开这些谜团！！！
欲知后事如何，且听下回分解!
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