c语言中struct的内存对齐

为了让CPU能够更舒服地访问到变量，struct中的各成员变量的存储地址有一套对齐的机制。
这个机制概括起来有两点：
第一，每个成员变量的首地址，必须是它的类型的对齐值的整数倍，如果不满足，它与前一个成员变量之间要填充(padding)一些无意义的字节来满足；
第二，整个struct的大小，必须是该struct中所有成员的类型中对齐值最大者的整数倍，如果不满足，在最后一个成员后面填充。
各种类型的变量的align值如下，参考的是wikipedia的页面：
----------------------------------------------------------------------------------------
Data structure alignment
The following typical alignments are valid -bit x86:
A -byte aligned.
A -byte aligned.
An -byte aligned.
A -byte aligned.
A --byte aligned on Linux.
A -byte aligned on Linux.
Any pointer (four bytes) will be -byte aligned on Linux. (eg: char*, int*)
The only notable difference -bit linux system when compared to a bit is:
A -byte aligned.
A -byte aligned.
Any pointer (eight bytes) will be -byte aligned.
----------------------------------------------------------------------------------------
这里写了个程序来验证这些事：
#include <stdio.h>

struct s {
char a;
short b;
char c;
double d;
char e;
};

int main() {

struct s s1;

printf("%d, %d, %d, %d, %d\n",
(char*)(&s1.a) - (char*)(&s1),
(char*)(&s1.b) - (char*)(&s1),
(char*)(&s1.c) - (char*)(&s1),
(char*)(&s1.d) - (char*)(&s1),
(char*)(&s1.e) - (char*)(&s1));
printf("%d\n", sizeof(struct s));

;
}

在64位linux下面运行这段代码的结果是：

, , , ,

由于对齐机制的存在，实际上上面的struct在内存中是长这个样子的，共计24个字节：
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struct s {
char a; //在地址为0的位置
]; //由于下面一个元素是short，对齐字节数为2的位数，需要补1字节
short b; //对齐到了地址为2的位置
char c; //在地址为4的位置
]; //由于下面一个元素是double，对齐字节数为8的倍数，需要补3字节
double d; //对齐到了地址为8的位置
char e; //在地址为16的位置
]; //整个struct的大小需要是对齐数最大者，也就是double的8字节的整数倍
};
       ____________________________________________________________________________________________
       |       |////////|         |         |              |                |        |            |
       |   a   |padding1|    b    |    c    |    padding2  |        d       |    e   |padding3    |
       |       |////////|         |         |              |                |        |            |
       +------------------------------------------------------------------------------------------+
 Bytes:    1        1        2          1            3            8            1            7
如果是在32位的linux下跑上面的程序，由于double的长度还是8字节，但是对齐是4字节的了，所以前面几个成员的位置不变，
而最后的padding只需要补3个字节就可以了，所以输出的结果是0, , , , 16及20.
对于windows，其32位和64位下double都是8字节对齐的，所以在32位和64位下跑这个程序结果都是0, , , , 16及24.
最后，整个struct的大小的要求是对齐值最大者的整数倍，没有什么默认的4或者8的倍数一说。如果把上面程序中的a,b,c,d,e的
类型全变成char，那么最后的他们的地址会是0,,,,，整个struct的大小 sizeof(struct s)的值是5，没有任何padding发生。
以上程序实验的环境在64位centos x64上的gcc （32位结果加-m32参数）及Visual Studio 2008上得出。