内存对齐

为什么会存在内存对齐？

大部分参考资料是这么说的：

• 平台原因(移植原因)： 不是所有的硬件平台都能访问任意地址上的任意数据的；某些硬件平台只能在某些地址处取某些特定类型的数据，否则抛出硬件异常。
• 性能原因： 数据结构(尤其是栈)应该尽可能地在自然边界上对齐。 原因在于，为了访问未对齐的内存，处理器需要作两次内存访问；而对齐的内存访问仅需要一次访问。

总体来说，结构体的内存对齐是那空间换取时间的做法。

结构体

结构体的内存对齐规则

• 结构体第一个成员放在偏移量为0的地址，其他成员要按照规则放在该成员对齐数的整数倍地址处，之后还需计算结构体总大小，就是结构体成员最大对齐数的整数倍。
• 特殊情况：如果结构体中嵌套有结构体，嵌套的结构体对齐到自己的最大对齐数的整数倍，结构体的整体大小是所有成员中最大对齐数的整数倍。

修改默认对齐数

结构在对齐方式不合适的时候，我么可以自己更改默认对齐数。

#pragma pack(8)    //设置默认对齐数为8
#pragma pack()     //取消设置的默认对齐数，还原为默认
#pragma pack(1)    //设置默认对齐数为1

位段

struct A
{
    int _a:2;
    int _b:5;
    int _c:10;
    int _d:30;
};
printf("%d\n", sizeof(struct A));

位段的内存计算

以上段代码为例：

• 冒号后面的数字表示该成员为n位，结构体向最长的int对齐，前三个加起来为17位，超过2个字节，不到4个字节，但加上第四个成员30位，就超过4个字节，所以第四个成员需要对齐到4字节处，前三个成员合起来占4个字节，第四个成员占4个字节，共8个字节。
• 结构体最大对齐数为4，8是4的整数倍，所以整个结构体的大小为8.

枚举

枚举==列举

比如：

• 一周的星期一到星期日是有限的7天，可以一一列举。
• 性别有：男、女、保密，也可以一一列举。
• 月份有12个月，也可以一一列举
• 颜色也可以一一列举。

我们可以使用 #define 定义常量，为什么非要使用枚举？

枚举的优点

1. 增加代码的可读性和可维护性
2. 和#define定义的标识符比较枚举有类型检查，更加严谨。
3. 防止了命名污染（封装）
4. 便于调试
5. 使用方便，一次可以定义多个常量

枚举的内存计算

enum Day//星期
{
    Mon,
    Tues,
    Wed,
    Thur,
    Fri,
    Sat,
    Sun
};
enum Sex//性别
{
    MALE,
    FEMALE,
    SECRET
}；
enum Color//颜色
{
    RED=1,
    GREEN=2,
    BLUE=4，
    YELLOW
}

上面的 Day 、Sex 、Color 都是枚举类型，{ }内容都是枚举类型的可能取值，也就是枚举常量。
这些可能取值都是有值的，默认从0开始，一次递增1。也可以在定义的时候赋初始值，

比如上面Sex里的MALE为0，FEMALE为1，SECRET为2.
Color里的RED为1，GREEN为2，BLUE为4，YELLOW为5

联合（共用体）

联合的特点

1. 成员共用同一块内存空间
2. 联合变量的大小，至少是最大成员的大小（因为联合至少得有能力保存最大的那个成员）。
3. 当最大成员大小不是最大对齐数的整数倍的时候，就要对齐到最大对齐数的整数倍。

联合的内存计算

union Un
{
    int i;
    char c;
};
union Un un;

例中联合变量un的大小就是最大成员的大小4
特例：

union Un1
{
    char c[5];    //1*5=5
    int i;
};
//最大对齐数4，对齐之后：8
union Un2
{
    short c[7];   //2*7=14
    int i;
};
//最大对齐数4，对齐之后：16
printf("%d\n", sizeof(union Un1));
printf("%d\n", sizeof(union Un2));

如上例这样，最大成员不是最大对齐数的整数倍，就要对齐到最大对齐数的整数倍。