计算机内存对齐知识记录

在32位系统中，假如一个int变量在内存中的地址是0x00ff42c3,因为int是占用4个字节，所以它的尾地址应该是0x00ff42c6，这个时候CPU为了读取这个int变量的值，就需要先后读取两个word大小的块，分别是0x00ff42c0_{0x00ff42c3和0x00ff42c4}0x00ff42c7，然后通过移位等一系列的操作来得到，在这个计算的过程中还有可能引起一些总线数据错误的。但是如果编译器对变量地址进行了对齐，比如放在0x00ff42c0，CPU就只需要一次就可以读取到，这样的话就加快读取效率。

2、结构体数据对齐
结构体数据对齐，是指结构体内的各个数据对齐。在结构体中的第一个成员的首地址等于整个结构体的变量的首地址，而后的成员的地址随着它声明的顺序和实际占用的字节数递增。为了总的结构体大小对齐，会在结构体中插入一些没有实际意思的字符来填充（padding）结构体。

   在结构体中，成员数据对齐满足以下规则：
    a、结构体中的第一个成员的首地址也即是结构体变量的首地址。
    b、结构体中的每一个成员的首地址相对于结构体的首地址的偏移量（offset）是该成员数据类型大小的整数倍。
    c、结构体的总大小是对齐模数（对齐模数等于#pragma pack(n)所指定的n与结构体中最大数据类型的成员大小的最小值）的整数倍。

7: struct

8: {
9: char a;
10: int b;
11: short c;
12: char d;
13: }dataAlign;
14:
15: struct
16: {
17: char a;
18: char d;
19: short c;
20: int b;
21:
22: }dataAlign2;

仔细观察，会发现虽然是一样的数据类型的成员，只不过声明的顺序不同，结构体占用的大小也不同，一个8-byte一个12-byte。为什么这样，下面进行具体分析。
首先来看dataAlign2，第一个成员的地址等于结构体变量的首地址，第二个成员char类型，为了满足规则b，它相对于结构体的首地址的偏移量必须 是char=1的倍数，由于前面也是char，故不需要在第一个和第一个成员之间填充，直接满足条件。第三个成员short=2如果要满足规则b，也不需 要填充，因为它的偏移量已经是2。同样第四个也因为偏移量int=4，不需要填充，这样结构体总共大小为8-byte。最后来验证规则c，在VC中默认 的#pragma pack(n)中的n=8，而结构体中数据类型大小最大的为第四个成员int=4，故对齐模数为4,并且8 mode 4 = 0，所以满足规则c。这样整个结构体的总大小为8。

对于dataAlign，第一个成员等于结构体变量首地址，偏移量为0，第二个成员为int=4，为了满足规则b，需要在第一个成员之后填充3-byte，让它相对于结构体首地址偏移量为4，结合运行结果，可知&dataAlign.a = 0x01109140，而&dataAlign.b = 0x01109144，它们之间相隔4-byte，0x01109141~0x01109143三个字节被0填 充。第三个成员short=2，无需填充满足规则b。第四个成员char=1，也不需要填充。结构体总大小相加4 + 4 + 2 + 1 = 11。同样最后需要验证规则c，结构体中数据类型大小最大为第二个成员int=4，比VC默认对齐模数8小，故这个结构体的对齐模数仍然为4，显然11 mode 4 != 0，故为了满足规则c，需要在char后面填充一个字节，这样结构体变量dataAlign的总大小为4 + 4 + 2 + 2 = 12。

一个字节对应一个地址。
首先我们要清楚结构体struct中的成员在内存中的分配是连续的，struct内的首地址也就是struct内第一个数据成员的地址，换句话说struct内第一个数据成员离struct开始的距离offset = 0。

2）规则：

结构体变量的首地址是有效对齐值（对齐单位）的整数倍。

结构体第一个成员的偏移量（offset）为0，以后每个成员相对于结构体首地址的 offset 都是该成员大小与有效对齐值中较小那个的整数倍，如有需要编译器会在成员之间加上填充字节。

结构体的总大小为 有效对齐值 的整数倍，如有需要编译器会在最末一个成员之后加上填充字节。

结构体内类型相同的连续元素将在连续的空间内，和数组一样。

1.包含指针类型的情况。只要记住指针本身所占的存储空间是4个字节就行了，而不必看它是指向什么类型的指针。

大端模式，是指数据的高字节保存在内存的低地址中，而数据的低字节保存在内存的高地址中，这样的存储模式有点儿类似于把数据当作字符串顺序处理：地址由小向大增加，而数据从高位往低位放；这和我们的阅读习惯一致。
小端模式，是指数据的高字节保存在内存的高地址中，而数据的低字节保存在内存的低地址中，这种存储模式将地址的高低和数据位权有效地结合起来，高地址部分权值高，低地址部分权值低。

下面以unsigned int value = 0x12345678为例，分别看看在两种字节序下其存储情况，我们可以用unsigned char buf[4]来表示value

不管是大端法还是小端法存储，计算机在内存中存放数据的顺序都是从低地址到高地址，所不同的是首先取低字节的数据存放在低地址还是取高字节数据存放在低地址

大端：（Big-Endian）：
就是把数值的高位字节放在内存的低位地址上，把数值的地位字节放在内存的高位地址上。
小端：（Little-Endian）：
就是把数字的高位字节放在高位的地址上，低位字节放在低位地址上。

maxHeight = 0x12345678