内存对齐…………

但
是总的说来，这些东西都没有标准来规定。有的编译器会进行内存对齐，有的编译器则不会。如果两种编译器都会进行内存对齐，那它们对齐的规则也不一定完全相
同。如果需要自己研究内存对齐的规律，您需要先选择一款特定的编译器，然后再去研究。（研究成功之后，换个编译器可能又不适用了，所以不必花费过多精力在
这上面。）

??有么？可否举例！

class A {
public:
    int a;
};

class B1 : public A {
};

class B2 : public A {
public:
    virtual void f() {
    }
};

class B3 : virtual public A {
};

class B4 : virtual public A {
public:
    virtual void f() {
    }
};

#include <cstdio>

int main() {
    printf("%d\n", sizeof(B1));
    printf("%d\n", sizeof(B2));
    printf("%d\n", sizeof(B3));
    printf("%d\n", sizeof(B4));
    return 0;
}

许多实际的计算机系统对基本类型数据在内存中存放的位置有限制，它们会要求这些数据的首地址的值是某个数k(通常它为4或8)的倍数，这就是所谓的内存对齐，而这个k则被称为该数据类型的对齐模数(alignment modulus)。
    当一种类型S的对齐模数与另一种类型T的对齐模数的比值是大于1的整数，我们就称类型S的对齐要求比T强(严格)，而称T比S弱(宽松)。

    在默认情况下采用如下的对齐规则: 任何基本数据类型T的对齐模数就是T的大小，即sizeof(T)。比如对于double类型(8字节)，就要求该类型数据的地址总是8的倍数，而char类型数据(1字节)则可以从任何一个地址开始。
    ANSI C
规定一种结构类型的大小是它所有字段的大小以及字段之间或字段尾部的填充区大小之和。字段尾部的填充区，就是为了使结构体字段满足内存对齐要求而额外分配
给结构体的空间。ANSI C标准规定结构体类型的对齐要求不能比它所有字段中要求最严格的那个宽松，可以更严格.GCC中复合数据类型的对齐模数为成员
中占内存最大的数据类型的模数,long double的对齐模数为4。
    这种强制的要求一来简化了处理器与内存之间传输系统的设计，二来
可以提升读取数据的速度。比如这么一种处理器，它每次读写内存的时候都从某个8倍数的地址开始，一次读出或写入8个字节的数据，假如软件能保证
double类型的数据都从8倍数地址开始，那么读或写一个double类型数据就只需要一次内存操作。否则，我们就可能需要两次内存操作才能完成这个动
作，因为数据或许恰好横跨在两个符合对齐要求的8字节内存块上。某些处理器在数据不满足对齐要求的情况下可能会出错，但是Intel的IA32架构的处理
器则不管数据是否对齐都能正确工作。不过Intel奉劝大家，如果想提升性能，那么所有的程序数据都应该尽可能地对齐。 
    ANSI C标准中并没有规定，相邻声明的变量在内存中一定要相邻。为了程序的高效性，内存对齐问题由编译器自行灵活处理，这样导致相邻的变量之间可能会有一些填充字节。不同的编译器，对齐的规定也不相同。
    
typedef struct ms1
  {
     char a;
     int b;
  } MS1;
    假设MS1按如下方式内存布局(本文所有示意图中的内存地址从左至右递增):
       _____________________________
       |       |                   |
       |   a   |        b          |
       |       |                   |
       +---------------------------+
 Bytes:    1             4

    因
为MS1中有最强对齐要求的是b字段(int)，所以根据编译器的对齐规则以及ANSI C标准，MS1对象的首地址一定是4(int类型的对齐模数)的
倍数。那么上述内存布局中的b字段能满足int类型的对齐要求吗？嗯，当然不能。如果你是编译器，你会如何巧妙安排来满足CPU的癖好呢？呵呵，经过1毫
秒的艰苦思考，你一定得出了如下的方案：

       _______________________________________
       |       |\\\\\\\\\\\|                 |
       |   a   |\\padding\\|       b         |
       |       |\\\\\\\\\\\|                 |
       +-------------------------------------+
 Bytes:    1         3             4

    这
个方案在a与b之间多分配了3个填充(padding)字节，这样当整个struct对象首地址满足4字节的对齐要求时，b字段也一定能满足int型的4
字节对齐规定。那么sizeof(MS1)显然就应该是8，而b字段相对于结构体首地址的偏移就是4。非常好理解，对吗？现在我们把MS1中的字段交换一
下顺序:

  typedef struct ms2
  {
     int a;
     char b;
  } MS2;

    或许你认为MS2比MS1的情况要简单，它的布局应该就是

       _______________________
       |             |       |
       |     a       |   b   |
       |             |       |
       +---------------------+
 Bytes:      4           1 

    因
为MS2对象同样要满足4字节对齐规定，而此时a的地址与结构体的首地址相等，所以它一定也是4字节对齐。嗯，分析得有道理，可是却不全面。让我们来考虑
一下定义一个MS2类型的数组会出现什么问题。C标准保证，任何类型(包括自定义结构类型)的数组所占空间的大小一定等于一个单独的该类型数据的大小乘以
数组元素的个数。换句话说，数组各元素之间不会有空隙。按照上面的方案，一个MS2数组array的布局就是:

|<-    array[1]     ->|<-    array[2]     ->|<- array[3] .....
__________________________________________________________
|             |       |              |      |
|     a       |   b   |      a       |   b  |.............
|             |       |              |      |
+----------------------------------------------------------
Bytes:  4         1          4           1

    当数组首地址是4字节对齐时，array[1].a也是4字节对齐，可是array[2].a呢？array[3].a ....呢？可见这种方案在定义结构体数组时无法让数组中所有元素的字段都满足对齐规定，必须修改成如下形式:

       ___________________________________
       |             |       |\\\\\\\\\\\|
       |     a       |   b   |\\padding\\|
       |             |       |\\\\\\\\\\\|
       +---------------------------------+
 Bytes:      4           1         3

    现在无论是定义一个单独的MS2变量还是MS2数组，均能保证所有元素的所有字段都满足对齐规定。那么sizeof(MS2)仍然是8，而a的偏移为0，b的偏移是4。

    好的，现在你已经掌握了结构体内存布局的基本准则，尝试分析一个稍微复杂点的类型吧。

  typedef struct ms3
  {
     char a;
     short b;
     double c;
  } MS3;

    我想你一定能得出如下正确的布局图:
         
         padding  
           |
      _____v_________________________________
      |   |\|     |\\\\\\\\\|               |
      | a |\|  b  |\padding\|       c       |
      |   |\|     |\\\\\\\\\|               |
      +-------------------------------------+
Bytes:  1  1   2       4            8