今天我们来看一个热门的考点： 结构体内存对齐，并深入探讨结构体的大小问题。
接下来我将给大家介绍结构体内存对齐， 如何计算结构体 的大小：
首先我们要先掌握结构体对齐规则：
1.第一个成员在与结构体变量偏移量为0的地址处。
2.其他成员变量要对齐到某个数字（对齐数）的整数倍的地址处。
对齐数 = 编译器默认的一个对齐数 与 该成员大小的较小值。
在VS中默认的值为8
3. 结构体总大小为最大对齐数（每个成员变量都有一个对齐数）的整数倍。
4. 如果嵌套了结构体的情况，嵌套的结构体对齐到（自己的最大对齐数的整数倍处），结构体的整体大小就是所有最大对齐数（含嵌套结构体的对齐数）的整数倍。
那么我们用几个例子进行演示：
#include<stdio.h>
struct S1
{
char c1;
int i;
char c2;
};
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(struct S1));
return 0;
}
请大家计算一下s1这个结构体的大小。
接下来看下答案是否正确
是否与大家的有所不同，并不是打印的1+4+1。
这里我们来结合“结构体对齐规则”来进行讲解。
这里我们可以看到结构体内的第一个类型char，根据规则一（第一个成员在与结构体变量偏移量为0的地址处）可以看到char 类型的c1从结构体开始处向后移动一个字节，因为char的大小为一个字节。
接下来根据规则二（ 其他成员变量要对齐到某个数字（对齐数）的整数倍的地址处）我们来看下 i 的内存中起始位置。
先解释一下这里的对齐数 对齐数 = 编译器默认的一个对齐数 与 该成员大小的较小值。在本次使用的编译器VS中默认的值为8 ， i 为int型大小为4个字节，两个比较4较小所以对齐数为4，所以应从4的倍数处开始向后占4个字节大小。这里可以看出从0地址处后4的倍数处为 4 处。
i 过后就是char 类型的c2，同样运用规则二，c2的大小为1个字节，对齐数为1 和8中较小的1。
c2从1的倍数处地址向后1个字节。从7地址处后的8为1的倍数处，所以向后一个字节的大小。
到这里大家是否有疑问，答案应该为9才对。那么我们来看最后一个规则（ 结构体总大小为最大对齐数（每个成员变量都有一个对齐数）的整数倍）。在s1这个结构体中，i 的对齐数为4， c2的对齐数为1。那么最大对齐数应为4.结构体的总大小应为4的倍数 。9往后4的倍数为12，因此S1结构体的大小为12.也就是下面有颜色的部分
我们再来看这个例子
struct S2
{
char c1;
char c2;
int i;
};
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(struct S2));
return 0;
}
大家再来计算一下。
答案如下：
我们再来分析一下：c1为S2的第一个成员，从结构体地址处开始 向后1个空间。c2为第二个成员，由规则二对起数为1，0后1的倍数为1。在来看i，对齐数为4，从1后4的倍数为4，i从4处开始向后占4个字节。最后我们在来看结构体大小，S2中的最大对齐数为4，所以S2的大小为8.
在看这个例子：
#include<stdio.h>
struct S2
{
char c1;
char c2;
int i;
};
struct S4
{
char c1;
struct S2 s3;
double d;
};
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(struct S4));
return 0;
}
请大家计算一下；
答案：
我们来过分析一下，S4的第一个成员从结构体处开始。char为1个字节，向后移动1字节。但是这里第二个成员为S2的结构体，我们来看最后一个规则（ 如果嵌套了结构体的情况，嵌套的结构体对齐到（自己的最大对齐数的整数倍处），结构体的整体大小就是所有最大对齐数（含嵌套结构体的对齐数）的整数倍），上题可知 S2的结构体的最大对齐数 为4，S2的结构体大小为8，因此S4中从0地址后4的倍数处向后移动8个字节到地址11处。d为double型为8个字节，从11后8的倍数处16向后移动8个字节。最后S4的大小为成员中最大对齐数8的整数倍24.
大家有没有注意到上述，图片中红色的空间，这些空间是被浪费掉了并没有存储数据。
最后大家是否有这样一个疑问，为什么存在内存对齐？
参考相关资料是这样向我们解释的：
- 不同的平台原因(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。
最后总结：结构体的内存对齐是拿空间来换取时间的做法。