内存对齐

1. 对齐规则

1.1 基本规则

1. 成员对齐：每个成员的偏移量必须是 min(成员大小, 默认对齐数) 的整数倍
2. 结构体对齐：结构体总大小必须是最大成员对齐数的整数倍
3. 默认对齐数：VS 为 8，GCC 无默认值（按成员大小对齐）

1.2 示例

struct A {
    char a;    // 1 字节，偏移 0
    int b;     // 4 字节，偏移 4（填充 3 字节）
    short c;   // 2 字节，偏移 8
};
// sizeof = 12（填充到 4 的倍数）

struct B {
    int b;     // 4 字节，偏移 0
    short c;   // 2 字节，偏移 4
    char a;    // 1 字节，偏移 6
};
// sizeof = 8（更紧凑）

2. #pragma pack

#pragma pack(push, 1)  // 1 字节对齐
struct Packed {
    char a;    // 偏移 0
    int b;     // 偏移 1
    short c;   // 偏移 5
};
#pragma pack(pop)
// sizeof = 7

3. 对齐计算公式

$\text{offset} = \lceil \frac{\text{current offset}}{\text{alignment}} \rceil \times \text{alignment}$

$\text{struct size} = \lceil \frac{\text{last member end}}{\text{max alignment}} \rceil \times \text{max alignment}$

4. 为什么要对齐

• CPU 访问对齐的内存更快（单次总线传输）
• 某些架构访问未对齐内存会触发异常
• 空间换时间的权衡