C++ 結構體大小計算：內存對齊規則與 #pragma pack 實戰

經典案例

struct S1 { char a; short b; char c; }; // sizeof=6
struct S2 { char a; char b; short c; }; // sizeof=4

S1 佈局 (假設 short=2, 對齊=2)

offset 0: char a        (size 1)
offset 1: padding 1     (對齊 short)
offset 2: short b       (size 2, offset 2%2==0)
offset 4: char c        (size 1)
offset 5: padding 1     (總大小對齊 2 的倍數 → 6)
Total: 6 bytes

S2 佈局

offset 0: char a
offset 1: char b
offset 2: short c       (offset 2%2==0, 無需填充)
offset 4: 結束
Total: 4 bytes

修改對齊方式：#pragma pack

#pragma pack(push)        // 保存當前對齊設置
#pragma pack(1)           // 設置 1 字節對齊（無填充）
struct Packed {
    char a;
    short b;
    char c;
}; // sizeof = 4
#pragma pack(pop)         // 恢復默認對齊

• #pragma pack(n)：指定最大對齊數，成員按 min(sizeof(類型), n) 對齊。
• push/pop 配對使用，避免全局污染。
• 適用場景：網絡協議包、二進制文件格式、跨平台共享內存——**必須精確控制佈局**。

GCC/Clang 屬性擴展

// 強制 n 字節對齊
struct __attribute__((aligned(8))) Aligned8 { char a; double d; };

// 取消優化對齊，按實際大小緊湊排列
struct __attribute__((packed)) PackedGCC { char a; short b; };

數組成員特殊規則

int arr[10] 視為 10 個獨立 int 依次排列，各自對齊，整體對齊按 int（4 字節）。

實戰口訣

1. **按類型大小對齊**，誰大誰當家（最寬成員決定整體對齊基數）。
2. **順序很重要**：大類型在前、小類型聚合在後，可減少填充（如 S2 優於 S1）。
3. **sizeof 看總大小**，尾部填充算在內；offsetof 看成員偏移。
4. **跨平台慎用 pack(1)**：可能導致非對齊訪問性能下降或硬件異常（如 ARM 某舊核心）。