结构体字节对齐、偏移量

复习下struct的大小、成员偏移量offsetof，说下我的理解：

64位下默认对齐数default=8
原则1：struct中每一个成员变量tmp的对齐数real=min{default,tmp}

struct Student {int num;//0char name[8];double score;
} stu;

这个结构体stu中，第一个成员num为int的对齐数real_num=min{8,4}=4。
第二个成员name为char类型，对齐数real_name=min{8,1}=1。
第三个成员score为double类型，对齐数real_score=min{8,8}=8。
原则2：偏移量offsetof必须是real的倍数
1，所以第一个成员num偏移量startid=0*real_num=0*4=0，从startid开始size1=4即4个bytes被用掉即[id=0~3已用]。

2，因为上面size1=4已用4个bytes。第二个成员name偏移量是startid=real_name*倍数=1*倍数>3，故此时倍数取4，所以偏移量startid=4，而name的size2=8，所以id=4~11已用。

3，因为上面size1+size2=12已用12个bytes。而第三个成员score的偏移量startid=real_score*倍数=8*倍数，必需>11，所以倍数不能取0或1，只能取2，所以startid=8*2=16，即从16开始放score，而score的大小size3=8，此时id=16~23已用。所以stu这个结构体在内存中就是如下的样子：

所以stu的size等于id=0一直到id=23即size=24。所以逻辑是先计算偏移量，再自然计算得到struct整体的大小。

struct Test1 {int x;double y;
} t1;
struct Test2 {int x;char y[8];
} t2;

在t1中，对x来说 real_x=min{8,4}=4 偏移量startid=real_x*倍数=4*0=0,size1=4,id=0~3被使用。
在t1中，对y来说 real_y=min{8,8}=8偏移量startid=real_y*倍数=8*倍数，同时必需>3，所以倍数就是1，startid=8。

当你换成char y[8]后，如结构体t2所示：对y来说，real_y=min{8,1}=1 偏移量startid=real_y*倍数=1*倍数，同时必需>3，所以倍数就是4，startid=4。

由此可见，t1和t2偏移量不一样，所以struct的size是不一样的。虽然它们的成员变量都是4bytes、8bytes，但终究偏移量不同导致了结构体大小的不同。

原则3：struct的对齐数等于其所有成员real对齐数的最大值。

所以对于结构体嵌套结构体的情况，我们易知:

struct Student {int num;char name[8];double score;
};struct CombineStudent {short memb;Student originstruct[2];char lastmem[3];
} comstu;

现在结构体Student（由之前分析知结构体的size为24字节）作为新结构体comstu的成员，且个数为2的数组originstruct。
根据原则3，结构体Student的对齐数real_stu=max(real_num，real_name，real_score)=max(4,1,8)=8

对于结构体comstu：
1，第一个成员memb为short的对齐数real_mem=min{8,2}=2。偏移量startid=0*real_mem=0*2=0 而short占2字节即[id=0~1已用]。

2，第二个成员originstruct为Student类型，对齐数real_originstruct=min{8,8}=8，偏移量startid=倍数*real_originstruct=倍数*8，必须>1，故倍数=1，即偏移量startid=1*8=8。而每个Student占24字节现在有2个Student即[id=8~8+24*2-1也就是8~55已用]。
3，第三个成员lastmem为char类型，对齐数real_lastmem=min{8,1}=1，偏移量startid=倍数*real_lastmem=倍数*1,必须>55，故倍数取56即可，startid=56，而每个char占1字节现在共3个，共id=56~58已用。
但你以为结构体comstu的大小就是id=0~58=59吗？！天真，还有原则4！

原则4：结构体的总大小size必须是对齐数real的整数倍

所以虽然上面的结构体comstu的id=0~58=59，但结构体CombineStudent的real_comstu=max(real_memb，real_originstruct，real_lastmem)=max(2,8,1)=8！但是我们之前算好的59并不是real_comstu的整数倍！所以后面必须要补几位直到占到id=63，即id=0~63总size=64才是CombineStudent的大小！

所以大家这下明白为啥C++建议我们定义变量时按从一定的顺序去定，如换个位置：

struct Combine2Student {short memb;char lastmem[3];Student originstruct[2];
} ;

刚刚的结构体CombineStudent如果换成这样，结果就不一样了，可以节约内存。大家可以算算：

real_memb=min{8,2}=2，size1=2，startid=0是real_memb的倍数，占id=0~1；

real_lastmem=min{8,1}=1，size2=3，startid=2是real_lastmem的倍数，占id=2~4；

real_originstruct=min{8,8}=8，size3=24*2=48，startid=8是real_originstruct的倍数，占id=8~55；

算到这里，总id=0~55=56已经是real_Combine2Student=max(real_memb，real_lastmem,real_originstruct)=max(2,8,1)=8的倍数了，所以不需再补！所以结构体Combine2Student的size=56！

调换位置后命名相同的三个成员，但结构体Combine2Student就是比ComebineStudent占内存少！！！