程式編譯器對結構的存儲的特殊處理確實提高CPU存儲變數的速度，但是有時候也帶來了一些麻煩，我們也禁止掉變數默認的對齊方式，自己可以設定變數的對齊方式。
基本介紹
對齊方式,對齊用法詳解,說明：,語法具體分析：,重要規則：,這裡面有四個概念值：,
對齊方式
程式編譯器對結構的存儲的特殊處理確實提高CPU存儲變數的速度，但是有時候也帶來了一些麻煩，我們也禁止掉變數默認的對齊方式，自己可以設定變數的對齊方式。
編譯器中提供了#pragma pack(n)來設定變數以n位元組對齊方式。n位元組對齊就是說變數存放的起始地址的偏移量有兩種情況：第一、如果n大於等於該變數所占用的位元組數，那么偏移量必須滿足默認的對齊方式，第二、如果n小於該變數的類型所占用的位元組數，那么偏移量為n的倍數，不用滿足默認的對齊方式。結構的總大小也有個約束條件，分下面兩種情況：如果n大於所有成員變數類型所占用的位元組數，那么結構的總大小必須為占用空間最大的變數占用的空間數的倍數；否則必須為n的倍數。
下面舉例說明其用法。
#pragma pack(push) //保存對齊狀態
#pragma pack(4)//設定為4位元組對齊
struct test
{
char m1;
double m4;
int m3;
};
#pragma pack(pop)//恢復對齊狀態
以上結構體的大小為16，下面分析其存儲情況，首先為m1分配空間，其偏移量為0，滿足我們自己設定的對齊方式（4位元組對齊），m1大小為1個位元組。接著開始為m4分配空間，這時其偏移量為1，需要補足3個位元組，這樣使偏移量滿足為n=4的倍數（因為sizeof(double)大於4）,m4占用8個位元組。接著為m3分配空間，這時其偏移量為12，滿足為4的倍數，m3占用4個位元組。這時已經為所有成員變數分配了空間，共分配了16個位元組，滿足為n的倍數。如果把上面的#pragma pack(4)改為#pragma pack(8)，那么我們可以得到結構的大小為24。
對齊用法詳解
什麼是對齊，以及為什麼要對齊： 現代計算機中記憶體空間都是按照byte劃分的，從理論上講似乎對任何類型的變數的訪問可以從任何地址開始，但實際情況是在訪問特定變數的時候經常在特定的記憶體地址訪問，這就需要各類型數據按照一定的規則在空間上排列，而不是順序的一個接一個的排放，這就是對齊。 對齊的作用和原因：各個硬體平台對存儲空間的處理上有很大的不同。一些平台對某些特定類型的數據只能從某些特定地址開始存取。其他平台可能沒有這種情況，但是最常見的是如果不按照適合其平台要求對數據存放進行對齊，會在存取效率上帶來損失。比如有些平台每次讀都是從偶地址開始，如果一個int型（假設為32位系統）如果存放在偶地址開始的地方，那么一個讀周期就可以讀出，而如果存放在奇地址開始的地方，就可能會需要2個讀周期，並對兩次讀出的結果的高低位元組進行拼湊才能得到該int數據。顯然在讀取效率上下降很多。這也是空間和時間的博弈。
作用：指定結構體、聯合以及類成員的packing alignment;
語法：#pragma pack( [show] | [push | pop] [, identifier], n )
說明：
1，pack提供數據聲明級別的控制，對定義不起作用；
2，調用pack時不指定參數，n將被設成默認值；
3，一旦改變數據類型的alignment，直接效果就是占用memory的減少，但是performance會下降。
語法具體分析：
1，show：可選參數；顯示當前packing aligment的位元組數，以warning message的形式被顯示；
2，push：可選參數；將當前指定的packing alignment數值進行壓棧操作，這裡的棧是the internal compiler stack，同時設定當前的packing alignment為n；如果n沒有指定，則將當前的packing alignment數值壓棧；
3，pop：可選參數；從internal compiler stack中刪除最頂端的record；如果沒有指定n，則當前棧頂record即為新的packing alignment數值；如果指定了n，則n將成為新的packing aligment數值；如果指定了identifier，則internal compiler stack中的record都將被pop直到identifier被找到，然後pop出identitier，同時設定packing alignment數值為當前棧頂的record；如果指定的identifier並不存在於internal compiler stack，則pop操作被忽略；
4，identifier：可選參數；當同push一起使用時，賦予當前被壓入棧中的record一個名稱；當同pop一起使用時，從internal compiler stack中pop出所有的record直到identifier被pop出，如果identifier沒有被找到，則忽略pop操作；
5，n：可選參數；指定packing的數值，以位元組為單位；預設數值是8，合法的數值分別是1、2、4、8、16。
重要規則：
1，複雜類型中各個成員按照它們被聲明的順序在記憶體中順序存儲，第一個成員的地址和整個類型的地址相同；
2，每個成員分別對齊，即每個成員按自己的方式對齊，並最小化長度；規則就是每個成員按其類型的對齊參數（通常是這個類型的大小）和指定對齊參數中較小的一個對齊；
3，結構、聯合或者類的數據成員，第一個放在偏移為0的地方；以後每個數據成員的對齊，按照#pragma pack指定的數值和這個數據成員自身長度兩個中比較小的那個進行；也就是說，當#pragma pack指定的值等於或者超過所有數據成員長度的時候，這個指定值的大小將不產生任何效果；
4，複雜類型（如結構）整體的對齊<注意是“整體”>是按照結構體中長度最大的數據成員和#pragma pack指定值之間較小的那個值進行；這樣在成員是複雜類型時，可以最小化長度；
對齊的算法： 由於各個平台和編譯器的不同，現以本人使用的gcc version 3.2.2編譯器（32位x86平台）為例子，來討論編譯器對struct數據結構中的各成員如何進行對齊的。
在相同的對齊方式下，結構體內部數據定義的順序不同，結構體整體占據記憶體空間也不同，如下： 設結構體如下定義： struct A { int a; char b; short c; }; 結構體A中包含了4位元組長度的int一個，1位元組長度的char一個和2位元組長度的short型數據一個。所以A用到的空間應該是7位元組。但是因為編譯器要對數據成員在空間上進行對齊。所以使用sizeof(strcut A)值為8。 現在把該結構體調整成員變數的順序。 struct B { char b; int a; short c; }; 這時候同樣是總共7個位元組的變數，但是sizeof(struct B)的值卻是12。
下面我們使用預編譯指令#pragma pack (value)來告訴編譯器，使用我們指定的對齊值來取代預設的。 #pragma pack (2) //指定按2位元組對齊，等價於#pragma pack(push,2)
struct C {
char b;
int a;
short c;
};
#pragma pack () /*取消指定對齊，恢復預設對齊,等價於#pragma pack(pop)*/
sizeof(struct C)值是8。修改對齊值為1：#pragma pack (1) /*指定按1位元組對齊*/ struct D { char b; int a; short c; }; #pragma pack () /*取消指定對齊，恢復預設對齊*/ sizeof(struct D)值為7。 對於char型數據，其自身對齊值為1，對於short型為2，對於int,float,long類型，其自身對齊值為4，double,long long類型，其自身對齊值為8，單位位元組。
這裡面有四個概念值：
1.數據類型自身的對齊值：就是上面交代的基本數據類型的自身對齊值。 2.指定對齊值：#pragma pack (value)時的指定對齊值value。 3.結構體或者類的自身對齊值：其數據成員中自身對齊值最大的那個值。 4.數據成員、結構體和類的有效對齊值：自身對齊值和指定對齊值中小的那個值。 有了這些值，我們就可以很方便的來討論具體數據結構的成員和其自身的對齊方式。有效對齊值N是最終用來決定數據存放地址方式的值，最重要。有效對齊N，就是表示“對齊在N上”，也就是說該數據的"存放起始地址%N=0".而數據結構中的數據變數都是按定義的先後順序來排放的。第一個數據變數的起始地址就是數據結構的起始地址。結構體的成員變數要對齊排放，結構體本身也要根據自身的有效對齊值圓整(就是結構體成員變數占用總長度需要是對結構體有效對齊值的整數倍，結合下面例子理解)。這樣就不難理解上面的幾個例子的值了。 例子分析： struct B { char b; int a; short c; }; 假設B從地址空間0x0000開始排放。該例子中沒有定義指定對齊值，在筆者環境下，該值默認為4。
第一個成員變數b的自身對齊值是1，比指定或者默認指定對齊值4小，所以其有效對齊值為1，所以其存放地址0x0000符合0x0000%1=0.
第二個成員變數a，其自身對齊值為4，所以有效對齊值也為4，所以只能存放在起始地址為0x0004到0x0007這四個連續的位元組空間中，符合0x0004%4=0, 且緊靠第一個變數。
第三個變數c,自身對齊值為2，所以有效對齊值也是2，可以存放在0x0008到0x0009這兩個位元組空間中，符合0x0008%2=0。所以從0x0000到0x0009存放的都是B內容。
再看數據結構B的自身對齊值為其變數中最大對齊值(這裡是a）和指定對齊值(這裡是4)中較小的那個，所以就是4，所以結構體的有效對齊值也是4。根據結構體圓整的要求，0x0009到0x0000=10位元組，（10+2）%4=0。所以0x0000A到0x000B也為結構體B所占用。故B從0x0000到0x000B共有12個位元組,sizeof(struct B)=12; 同理,分析上面例子C： #pragma pack (2) /*指定按2位元組對齊*/ struct C { char b; int a; short c; }; #pragma pack () /*取消指定對齊，恢復預設對齊*/
第一個變數b的自身對齊值為1，指定對齊值為2，所以，其有效對齊值為1，假設C從0x0000開始，那么b存放在0x0000，符合0x0000%1=0;
第二個變數，自身對齊值為4，指定對齊值為2，所以有效對齊值為2，所以順序存放在0x0002、0x0003、0x0004、0x0005四個連續位元組中，符合0x0002%2=0。
第三個變數c的自身對齊值為2，所以有效對齊值為2，順序存放在0x0006、0x0007中，符合0x0006%2=0。所以從0x0000到0x00007共八位元組存放的是C的變數。
又C的自身對齊值為4，所以C的有效對齊值為2。又8%2=0,C只占用0x0000到0x0007的八個位元組。所以sizeof(struct C)=8.
