内存布局
内存布局的基础
- 对齐（Alignment）：每个数据类型（如整数、浮点数等）通常有一个对齐要求，这意味着它们必须按特定的字节边界存储，这可以提高内存访问的效率。
- 填充（Padding）：为了满足对齐要求，编译器可能会在数据成员之间插入填充字节。
内存对齐规则
| 数据项 | 对齐规则 |
|---|---|
| 基本数据类型 | 地址 = sizeof(type) 的整数倍 |
| 结构体起始地址 | 地址 = max(所有成员对齐值) 的整数倍 |
| 结构体成员偏移 | 偏移量 = 该成员对齐值 的整数倍 |
| 结构体总大小 | 大小 = max(所有成员对齐值) 的整数倍 |
规则1：自身对齐值
每个基本数据类型必须存储在其大小整数倍的地址上。
char(1字节): 可存放在任何地址（因为任何数都是1的倍数）。short(2字节): 地址必须是2的倍数（偶数地址）。int(4字节): 地址必须是4的倍数。double(8字节): 地址必须是8的倍数。- 指针（通常4或8字节）: 地址必须是4或8的倍数。
规则2：结构体对齐值
整个结构体的对齐值是其所有成员中最大对齐值。 结构体的起始地址必须是这个最大对齐值的整数倍。
cpp
struct Example {
char a; // 对齐值=1
int b; // 对齐值=4
double c; // 对齐值=8
}; // 该结构体的对齐值是 max(1, 4, 8) = 8规则3：结构体的大小
整个结构体的大小必须是其最大对齐值的整数倍。 编译器会在结构体末尾添加“填充字节”（Padding）来满足这一要求。
规则4：成员偏移量
结构体内部的每个成员，其相对于结构体起始地址的偏移量（Offset） 必须是该成员自身对齐值的整数倍。 编译器会在成员之间添加“填充字节”来满足这一要求。
编译指令的影响
可以使用编译指令（如GCC/Clang的 __attribute__((packed)) 或MSVC/GCC的 #pragma pack(n)）来修改默认的对齐规则。
#pragma pack(n)：指定新的对齐系数 n。（通常是 1、2、4、8、16）
- 每个成员的有效对齐值将变为
min(其自身对齐值，n) - 结构体总大小有效对齐值变为
min(成员中最大对齐值, n)的整数倍
类、结构体的内存布局
类和结构体的成员是按照定义的顺序排列在内存中的，但编译器可能插入填充字节保证对齐。
cpp
struct MyStruct {
char a; // 大小=1，对齐值=1
int b; // 大小=4，对齐值=4
short c; // 大小=2，对齐值=2
double d; // 大小=8，对齐值=8
};确定结构体对齐值：成员中最大对齐值是
double d的8。所以整个结构体的起始地址必须是8的倍数。从偏移量0开始放置成员：
char a：大小1，对齐值1。放在偏移量0。0 % 1 == 0，符合。int b：大小4，对齐值4。下一个可用偏移量是1。但1 % 4 != 0，不符合。需要填充3字节（偏移量1,2,3），然后将其放在偏移量4。4 % 4 == 0，符合。short c：大小2，对齐值2。下一个可用偏移量是8（4+4）。8 % 2 == 0，符合。将其放在偏移量8，占用8和9两个字节。double d：大小8，对齐值8。下一个可用偏移量是10。但10 % 8 != 0，不符合。需要填充6字节（偏移量10-15），然后将其放在偏移量16。16 % 8 == 0，符合。占用16到23字节。
计算当前总大小并最终调整：
- 最后一个成员
d结束于偏移量23。 - 当前总大小为24字节。
- 检查总大小是否为最大对齐值（8）的整数倍？
24 % 8 == 0，符合。无需在末尾额外填充。
- 最后一个成员