标签：必须 不同 fse 完整 为什么 整数 lam int 问题：
在进行c/c++开发时，特别是要求跨平台或者网络通信的时候，都会要求进行字节对齐，那为什么需要对齐，如果不对齐会有什么问题呢。
（1） 存储方式：
现代计算机处理器对存储的读取都是按照特定大小字节去读写（称其为一个存储单元），比如一个变量char，它的长度为1，但是在存储器中它占用的空间是一个存储单 元。当变量字节长度小于等于一个存储单元时，都将分配一个存储单元，且存储空间永远是存储单元的整数倍。
（2）读写效率：
CPU访问内存都是一次访问一个存储单元，比如32位linux系统一个存储单元为4字节，当需要读取一个int数据时，只需要读取一次，如果存储单元为1字节，则需要读取4 次，通过移位等运算计算出一个int值，同样的读取一个int值，其访问内存及运算的次数远远低于一次读取一个字节。
（3）跨平台问题：
各个硬件平台对存储空间的处理不尽相同，比如一些CPU访问特定的变量必须从特定的地址进行读取，嵌入式ARM架构和我们平时使用的x86架构以及不同的操作系统比如 32位操作系统和64位操作系统对存储的管理和存储单元的读写都不尽相同，如果我们的代码需要在不同的平台上运行该怎么办，我们不能每种架构和每种系统都开发一套程序 吧。此时我们需要定义一种通用的字节对齐方式，不管什么架构与系统都能能数据进行完整正确的读写。
（4）网络通信问题：
在进行网络通信的时候，如果是相同的平台间进行，则无需关心字节问题，但是跨平台的通信，由于不同架构和操作系统对存储的管理不同，如果不采用发送及接收方都满 足的字节对齐方式，将导致数据的错乱甚至是程序的崩溃。
（5）字节对齐解决的问题：
上面所说的问题，其实都是CPU读写是以存储单元进行的，但是我们实际运用的类型的数据大小并非和存储单元大小相同，所以存储单元存在字节填充的问题，我们的构 建的结构体等数据结构，不存在字节填充，那么上面的问题都不将存在，所以说，字节对齐是一种契约，主要解决字节填充问题。
（6）为什么选择8字节对齐：
就目前而言，64位操作系统默认是8字节对齐的，8字节对齐能满足各种计算架构和系统。
比如有如下结构体：
32位操作系统输出：offset[a: 0， d: 4, c: 12] size: 16
64位操作系统输出：offset[a: 0， d: 8, c: 16] size: 24
为何差别会这么大，因为32为操作系统是4字节对齐（一个存储单位为4字节），64位操作系统位8字节对齐（一个存储单元为8字节）
如上结构体内存布局如下图所示：
内存布局规则（32位系统4字节为存储单元为例）：
（1）如果当前的存储单元空间能不小于当前变量的大小，则存储到该存储空间，否则存储到另一个存储空间。
（2）如果变量大小查过存储单元，则分配多个存储单元进行存储。
（3）向后看齐，在一个存储单元中存在不同类型，则前面的成员向后补齐，比如存在相邻两个成员char和short，在存储short成员的时候相对char偏移两个字节。
字节对齐主要是消除系统的字节填充，规则如下：
（1）结构体内不存在字节填充。
（2）结构体大小为8字节的整数倍。
在构建结构体时，注意以下事项：
（1）相同的类型尽量放在一块
（2）小字节类型尽量放在大字节类型之前
（3）避免有填充字节存在
（4）结构体大小为8的整数倍
有时候我们需要一些工具来检测8字节是否对齐或者生成一个对齐的结构体。
因为一般工具都选择python实现，以下为python实现的8字节检测与实现的代码（只列出检测与对齐部分，实际运用中需要进行头文件解析，提取结构体信息。枚举长度同int，结构体长度为 8，联合体当结构体处理，检测每一个结构体，如果都是8字节对齐，那该结构体即为8字节对齐）
1 # !/usr/bin/python 2 # coding=UTF-8 3 4 BITOFFSET = lambda x, align: (x+(align-1)) & ~(align-1) 5 6 7 class STView(object): 8 9 def __init__(self): 10 self.name = None # 结构体名 11 self.members = [] # 结构体成员，STMemberView对象 12 13 14 class STMemberView(object): 15 16 def __init__(self, name=None, type_=None, size=None, number=1): 17 self.name = name # 结构体成员名 18 self.type = type_ # 结构体成员类型 19 self.size = size # 结构体成员大小 20 self.number = number # 结构体成员数组大小 21 22 23 def check8bit(stView=STView()): 24 """ 25 8字节检测 26 :param stView: 27 :return: 28 """ 29 offset = 0 30 for mem in stView.members: 31 offset2 = BITOFFSET(offset, int(mem.size)) 32 if offset2 != offset: 33 print "structural {0} is not 8 bit aligned with {1}. need {2} bit before {1}".34 format(stView.name, mem.name, offset2-offset) 35 return False 36 else: 37 offset += mem.number * int(mem.size) 38 offset2 = BITOFFSET(offset, 8) 39 if offset2 != offset: 40 print "structural {0} is not 8 bit aligned with end. need {1} bit before end". 41 format(stView.name, offset2 - offset) 42 return False 43 return True 44 45 46 def align8bit(stView=STView()): 47 """ 48 8字节自动填充 49 :param stView: 50 :return: 51 """ 52 flag = index = offset = 0 53 while index < len(stView.members): 54 offset2 = BITOFFSET(offset, int(stView.members[index].size)) 55 if offset2 != offset: 56 align_mem = STMemberView("filled_{0}".format(flag), "char", 1, offset2-offset) 57 stView.members.insert(index, align_mem) 58 flag += 1 59 else: 60 offset += stView.members[index].number * int(stView.members[index].size) 61 index += 1 62 offset2 = BITOFFSET(offset, 8) 63 if offset2 != offset: 64 align_mem = STMemberView("filled_{0}".format(flag), "char", 1, offset2 - offset) 65 stView.members.insert(index + 1, align_mem) 66 return True 67 68 69 if __name__ == "__main__": 70 st = STView() 71 """ 72 例如结构体: 73 tt 74 { 75 char m1; 76 //此处差3字节 77 int m2; 78 float m3; 79 //末尾不对齐 80 } 81 """ 82 83 st.name = "tt" 84 85 st.members.append(STMemberView(‘m1‘, "char", 1)) 86 st.members.append(STMemberView(‘m2‘, "int", 4)) 87 st.members.append(STMemberView(‘m3‘, "float", 4)) 88 89 check8bit(st) 90 91 align8bit(st) 92 for mem in st.members: 93 print mem.name, mem.type, mem.size, mem.number
执行结构如下：
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