本文目录一览：
- 1、c语言 结构体位域问题
- 2、C语言结构体长度字节对齐问题
- 3、关于C语言中的结构体字节对齐
- 4、c语言结构体对齐的问题。
- 5、C语言中位域和结构体得区别是什么？
- 6、什么是C语言结构体字节对齐，为什么要对齐
c语言 结构体位域问题
c存在第三个字节
sizeof结构体，这个要看结构体内变量是如何定义的，结构体存放数据有个对齐原则，找到占用最大字节的变量，然后都向它对齐，比如bool和char类型占用一个字节，short占两个字节，int，float为4个字节，double为八个字节。
定义的顺序不同，sizeof的结果不同。我给你举个例子。
struct A{
int a;
char b;
char c;
};
sizeof(A)应该为4+1+1，但是需要对齐，所以这个值就是 8
图1
这个是struct A的变量存储
struct B{
char a;
int b;
char c;
};
sizeof(B) 这个值就是12
图2
这个是struct B的变量存储
C语言结构体长度字节对齐问题
因为当结构体中有多个数据类型时，结构体的长度对齐是按数据类型长度最长的那个来对齐的，double类型占8个字节，所以每个成员变量都按8个字节的长度来算，就是5*8=40，验证程序如下：
#include stdio.h
struct chji
{
char name[9];
int number;
char sex;
double score;
float aa;
};
struct chji stu;
int main()
{
printf("sizeof(struct chji)=%d\n",sizeof(struct chji));
return 0;
}
运行结果：sizeof(struct chji)=40
如果要按单个字节的长度来对齐的话，代码如下：
#include stdio.h
#pragma pack(1)
struct chji
{
char name[9]; //9
int number; //4
char sex; //1
double score; //8
float aa; //4
};
struct chji stu;
#pragma pack()
int main()
{
printf("sizeof(struct chji)=%d\n",sizeof(struct chji));
return 0;
}
运行结果：sizeof(struct chji)=26
即9+4+1+8+4=26，你可以查下#pragma pack()相关的资料的，就会清楚了。
关于C语言中的结构体字节对齐
仔细看一下书中的说明吧，这三言两语介绍起来有点累
或从网上查阅相关的技术资料，有详细描述。
一般简单来说，结构体从第一个变量开始检查空间的“对齐字节数”，
默认以第一个字节大小作为对齐字节数，如果遇上的下一个字节与当前对齐字节数不同时，就按两者中较大的来进行结构体空间分配，接下来的对齐就全按此值来对齐，直到再遇上不同的才进行检查或改变。
c语言结构体对齐的问题。
这是个好问题！
为什么会有对齐的问题呢？简单的说就是为了提高访问内存的效率，这和CPU内部的机制有关，如果你想深入理解，需要阅读 Intel 开发者手册。对齐采用的总体原则是这样的：4字节变量的存放要对齐到可以被4整除的地址上，8字节变量的存放要对齐到可以被8整除的地址上。其他变量类推就行了。如果没对齐编译器就会将某个变量的存储往后推迟几个字节，以保证对齐后再存放。
具体到这个问题就是可以先假设结构体变量从地址0处开始存放，那么第一种情况就是这样的了：
cat 存放的位置是地址0-地址3
a数组存放的位置是地址4-地址23
dog存放的位置是地址24到地址31
这里可以看到它们都符合对齐的原则（即每个变量开始存放的地址可以除尽它们所占的字节数），所以是32
第二种情况是这样的：
cat仍然存放到地址0-地址3处
a数组是地址4到地址27处
存放dog时编译器计算除下一个地址28并不能除尽double的字节数8，于是它要将地址进行递增。29，30,31仍然不能除尽8,知道递增到32时可以将8除尽了，所以dog变量会被存放在地址32到地址39处，从地址0到地址39正好40个字节，这就解释了第二种情况了。
ps. 其实你这个问题还有一种变种就是一个结构体里在套一个结构体，这时会牵扯到内部的结构体对齐的问题。等你以后遇见了再给我提问吧，我给你解释。
C语言中位域和结构体得区别是什么？
C语言结构体对齐也是老生常谈的话题了。基本上是面试题的必考题。内容虽然很基础，但一不小心就会弄错。写出一个struct，然后sizeof，你会不会经常对结果感到奇怪？sizeof的结果往往都比你声明的变量总长度要大，这是怎么回事呢？
开始学的时候，也被此类问题困扰很久。其实相关的文章很多，感觉说清楚的不多。结构体到底怎样对齐？
有人给对齐原则做过总结，具体在哪里看到现在已记不起来，这里引用一下前人的经验（在没有#pragma pack宏的情况下）：
原则1、数据成员对齐规则：结构（struct或联合union）的数据成员，第一个数据成员放在offset为0的地方，以后每个数据成员存储的起始位置要从该成员大小的整数倍开始（比如int在32位机为4字节，则要从4的整数倍地址开始存储）。
原则2、结构体作为成员：如果一个结构里有某些结构体成员，则结构体成员要从其内部最大元素大小的整数倍地址开始存储。（struct a里存有struct b，b里有char，int，double等元素，那b应该从8的整数倍开始存储。）
原则3、收尾工作：结构体的总大小，也就是sizeof的结果，必须是其内部最大成员的整数倍，不足的要补齐。
这三个原则具体怎样理解呢？我们看下面几个例子，通过实例来加深理解。
例1：struct {
short a1;
short a2;
short a3;
}A;
struct{
long a1;
short a2;
}B;
sizeof(A) = 6; 这个很好理解，三个short都为2。
sizeof(B) = 8; 这个比是不是比预想的大2个字节？long为4，short为2，整个为8，因为原则3。
例2：struct A{
int a;
char b;
short c;
};
struct B{
char b;
int a;
short c;
};
sizeof(A) = 8; int为4，char为1，short为2，这里用到了原则1和原则3。
sizeof(B) = 12; 是否超出预想范围？char为1，int为4，short为2，怎么会是12？还是原则1和原则3。
深究一下，为什么是这样，我们可以看看内存里的布局情况。
a b c
A的内存布局：1111, 1*, 11
b a c
B的内存布局：1***, 1111, 11**
其中星号*表示填充的字节。A中，b后面为何要补充一个字节？因为c为short，其起始位置要为2的倍数，就是原则1。c的后面没有补充，因为b和c正好占用4个字节，整个A占用空间为4的倍数，也就是最大成员int类型的倍数，所以不用补充。
B中，b是char为1，b后面补充了3个字节，因为a是int为4，根据原则1，起始位置要为4的倍数，所以b后面要补充3个字节。c后面补充两个字节，根据原则3，整个B占用空间要为4的倍数，c后面不补充，整个B的空间为10，不符，所以要补充2个字节。
再看一个结构中含有结构成员的例子：
例3：struct A{
int a;
double b;
float c;
};
struct B{
char e[2];
int f;
double g;
short h;
struct A i;
};
sizeof(A) = 24; 这个比较好理解，int为4，double为8，float为4，总长为8的倍数，补齐，所以整个A为24。
sizeof(B) = 48; 看看B的内存布局。
e f g h i
B的内存布局：11* *, 1111, 11111111, 11 * * * * * *, 1111* * * *, 11111111, 1111 * * * *
i其实就是A的内存布局。i的起始位置要为24的倍数，所以h后面要补齐。把B的内存布局弄清楚，有关结构体的对齐方式基本就算掌握了。
以上讲的都是没有#pragma pack宏的情况，如果有#pragma pack宏，对齐方式按照宏的定义来。比如上面的结构体前加#pragma pack(1)，内存的布局就会完全改变。sizeof(A) = 16; sizeof(B) = 32;
有了#pragma pack(1)，内存不会再遵循原则1和原则3了，按1字节对齐。没错，这不是理想中的没有内存对齐的世界吗。
a b c
A的内存布局：1111, 11111111, 1111
e f g h i
B的内存布局：11, 1111, 11111111, 11 , 1111, 11111111, 1111
那#pragma pack(2)的结果又是多少呢？#pragma pack(4)呢？留给大家自己思考吧，相信没有问题。
还有一种常见的情况，结构体中含位域字段。位域成员不能单独被取sizeof值。C99规定int、unsigned int和bool可以作为位域类型，但编译器几乎都对此作了扩展，允许其它类型类型的存在。
使用位域的主要目的是压缩存储，其大致规则为：
1) 如果相邻位域字段的类型相同，且其位宽之和小于类型的sizeof大小，则后面的字段将紧邻前一个字段存储，直到不能容纳为止；
2) 如果相邻位域字段的类型相同，但其位宽之和大于类型的sizeof大小，则后面的字段将从新的存储单元开始，其偏移量为其类型大小的整数倍；
3) 如果相邻的位域字段的类型不同，则各编译器的具体实现有差异，VC6采取不压缩方式，Dev-C++采取压缩方式；
4) 如果位域字段之间穿插着非位域字段，则不进行压缩；
5) 整个结构体的总大小为最宽基本类型成员大小的整数倍。
还是让我们来看看例子。
例4：struct A{
char f1 : 3;
char f2 : 4;
char f3 : 5;
};
a b c
A的内存布局：111, 1111 *, 11111 * * *
位域类型为char，第1个字节仅能容纳下f1和f2，所以f2被压缩到第1个字节中，而f3只能从下一个字节开始。因此sizeof(A)的结果为2。
例5：struct B{
char f1 : 3;
short f2 : 4;
char f3 : 5;
};
由于相邻位域类型不同，在VC6中其sizeof为6，在Dev-C++中为2。
例6：struct C{
char f1 : 3;
char f2;
char f3 : 5;
};
非位域字段穿插在其中，不会产生压缩，在VC6和Dev-C++中得到的大小均为3。
考虑一个问题，为什么要设计内存对齐的处理方式呢？如果体系结构是不对齐的，成员将会一个挨一个存储，显然对齐更浪费了空间。那么为什么要使用对齐呢？体系结构的对齐和不对齐，是在时间和空间上的一个权衡。对齐节省了时间。假设一个体系结构的字长为w，那么它同时就假设了在这种体系结构上对宽度为w的数据的处理最频繁也是最重要的。它的设计也是从优先提高对w位数据操作的效率来考虑的。有兴趣的可以google一下，人家就可以跟你解释的，一大堆的道理。
最后顺便提一点，在设计结构体的时候，一般会尊照一个习惯，就是把占用空间小的类型排在前面，占用空间大的类型排在后面，这样可以相对节约一些对齐空间。
本篇文章来源于：开发学院 原文链接：
什么是C语言结构体字节对齐，为什么要对齐
对齐跟数据在内存中的位置有关。如果一个变量的内存地址正好位于它长度的整数倍，他就被称做自然对齐。比如在32位cpu下，假设一个整型变量的地址为0x00000004，那它就是自然对齐的。
需要字节对齐的根本原因在于CPU访问数据的效率问题。假设上面整型变量的地址不是自然对齐，比如为0x00000002，则CPU如果取它的值的话需要访问两次内存，第一次取从0x00000002-0x00000003的一个short，第二次取从0x00000004-0x00000005的一个short然后组合得到所要的数据，如果变量在0x00000003地址上的话则要访问三次内存，第一次为char，第二次为short，第三次为char，然后组合得到整型数据。而如果变量在自然对齐位置上，则只要一次就可以取出数据。一些系统对对齐要求非常严格，比如sparc系统，如果取未对齐的数据会发生错误，举个例：
char ch[8];
char *p = ch[1];
int i = *(int *)p;
运行时会报segment error，而在x86上就不会出现错误，只是效率下降。
