1.什么是字节对齐

得分点 什么是内存对齐、内存对齐的原因、内存对齐的规则
标准回答

1. 什么是内存对齐

现代计算机中内存空间都是按照 字节（byte）划分的，从理论上讲似乎对任何类型的变量的访问可以从任何地址开始，但是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。

1. 内存对齐的原因

• 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。

1. 内存对齐的规则

• 每个特定平台上的编译器都有自己的默认“对齐系数”（也叫对齐模数）。可以通过预编译命令 #pragma pack(n)，n = 1,2,4,8,16 来改变这一系数。
• 有效对其值：是给定值 #pragma pack(n) 和结构体中最长数据类型长度中较小的那个，有效对齐值也叫对齐单位。
• 结构体第一个成员的偏移量（offset）为0，以后每个成员相对于结构体首地址的 offset 都是该成员大小与有效对齐值中较小那个的整数倍，如有需要编译器会在成员之间加上填充字节。
• 结构体的总大小为有效对齐值的整数倍，如有需要编译器会在最末一个成员之后加上填充字节。

2.空类

class A
{}

对空类做sizeof（）计算时应当等于1

3.带虚函数的类

如果有一个类，包含两个32位整型的数据成员，一个普通成员函数，还有一个virtual虚函数，在32位机器上，这个类sizeof()计算的时候得到多少，编译是4字节对齐

32位机器

#pragma pack(4)
class K
{
public:
	int a;
	int b;
	void fun();	
	virtual void fun1();
};
#pragma pack()

a占4个字节
b占4个字节
void fun不占用内存
因为有一个virtual虚寒函数，有一个虚函数指针，32系统中占用4个字节

所以，占用12个字节。

• 如果变成8字节对齐呢，应该是多大？

#pragma pack(8)
class K
{
public:
	int a;
	int b;
	void fun();	
	virtual void fun1();
};
#pragma pack()

也许你会觉得是16，但是正确的结果是12.

为什么依然还是12呢？

因为字节对齐的规则规定，
对于结构体，他的有效对齐值，是#pragma pack()和该结构体中最大数据成员两者中的较小的那个值。
这里#pragma pack(8)值为8，但K class中最大数据成员为4个字节，所类K依然按照4字节对齐。

• 如果一个成员函数变成2个成员函数呢？

#pragma pack(8)
class K
{
public:
	int a;
	int b;
	void fun();	
	void fun2();
	virtual void fun1();
};
#pragma pack()

sizeof（K）依然是占用12个字节。
因为成员函数不占用类对象的内存的。

• 如果增加一个虚函数，变成两个虚函数了呢？

#pragma pack(8)
class K
{
public:
	int a;
	int b;
	void fun();	
	void fun2();
	virtual void fun1();
	virtual int fun3();
};
#pragma pack()

sizeof（K）依然是占用12个字节。
因为每个类只维护一个虚函数指针，所有的虚函数都放在虚函数表中呢。
32位系统中，指针占用4个内存。

• 再增加一个char类型，大小会变成多少？

#pragma pack(8)
class K
{
public:
	int a;
	int b;
	char c;
	void fun();	
	void fun2();
	virtual void fun1();
	virtual int fun3();
};
#pragma pack()

答案是：16字节
虽然，#pragma pack为8，但K类最大数据成员大小占4个字节，
所以K类按照4字节对齐。
a占4个字节0-3
b占4个字节4-7
c占一个字节，8-11
虚函数表指针，必须从4的倍数开头，12-15

64位机器

#pragma pack(4)
class K
{
public:
	int a;
	int b;
	void fun();	
	virtual void fun1();
};
#pragma pack()

答案是：16字节
因为64位机器下，虚函数表指针为8个字节

• 如果增加一个char 变量

#pragma pack(4)
class K
{
public:
	int a;
	int b;
	char c;
	void fun();	
	virtual void fun1();
};
#pragma pack()

答案是：20个字节，因为有效对齐值为4，

• 如果编译改成8字节对齐呢

#pragma pack(8)
class K
{
public:
	int a;
	int b;
	char c;
	void fun();	
	virtual void fun1();
};
#pragma pack()

答案是：24个字节
因为8字节对齐，vptr需要从8的倍数开始存储。