引言
在进行通信的时候，传送的往往都是一些数组类型，而我们为了方便对数据的管理，往往都是使用结构体来存储数据。
那么就涉及到如何把数组转换成结构体。

1.实现依据

说到底数据都是在内存中存储的，这就要考虑到几个问题

内存对齐
内存连续

1.1内存对齐

一、基本概念

字节对齐：计算机存储系统中以Byte为单位存储数据，不同数据类型所占的空间不同，如：整型（int）数据占4个字节，字符型（char）数据占一个字节，短整型（short）数据占两个字节，等等。
计算机为了快速的读写数据，默认情况下将数据存放在某个地址的起始位置，如：整型数据（int）默认存储在地址能被4整除的起始位置，字符型数据（char）可以存放在任何地址位置（被1整除），短整型（short）数据存储在地址能被2整除的起始位置。这就是默认字节对齐方式。

二、准则

其实字节对齐的细节和具体编译器实现相关，但一般而言，满足三个准则：

结构体变量的首地址能够被其最宽基本类型成员的大小所整除
结构体每个成员相对于结构体首地址的偏移量都是成员大小的整数倍，如有需要编译器会在成员之间加上填充字节；
结构体的总大小为结构体最宽基本类型成员大小的整数倍，如有需要编译器会在最末一个成员之后加上填充字节

三、结构体长度求法
1.成员都相同时（或含数组且数组数据类型同结构体其他成员数据类型:
(1)结构体长度=成员数据类型长度×成员个数（各成员长度之和);
(2)构体中数组长度=数组数据类型长度×数组元素个数；

2.成员不同且不含其它结构体时
(1)分析各个成员长度；
(2).找出最大长度的成员长度M（结构体的长度一定是该成员的整数倍）；
(3)并按最大成员长度出现的位置将结构体分为若干部分；
(4)各个部分长度一次相加，求出大于该和的最小M的整数倍即为该部分长度
(5)将各个部分长度相加之和即为结构

3.含有其他结构体时：
(1)分析各个成员长度；对是结构体的成员，其长度按b来分析，且不会随着位置的变
(2)化而变化；
(3)分析各个成员的长度（成员为结构体的分析其成员长度），求出最大值；
(4)若长度最大成员在为结构体的成员中，则按结构体成员为分界点分界；
其他成员中有最大长度的成员，则该成员为分界点；
求出各段长度，求出大于该和的最小M的整数倍即为该部分长度
(5)将各个部分长度相加之和即为结构体长度:

四、空结构体

struct S5 { };
sizeof( S5 ); // 结果为1
“空结构体”（不含数据成员）的大小不为0，而是1。试想一个“不占空间”的变量如何被取地址、两个不同的“空结构体”变量又如何得以区分呢于是，“空结构体”变量也得被存储，这样编译器也就只能为其分配一个字节的空间用占位了。

五、有static的结构体
struct S4{ char a; long b; static long c; //静态 };静态变量存放在全局数据区内，而sizeof计算栈中分配的空间的大小，故不计算在内，S4的大小为4+4=8。

六、举例说明
1.举例1

很显然默认对齐方式会浪费很多空间，例如如下结构：

struct student 
{ 
    char name[5]; 
    int num; 
    short score; 
}

本来只用了11bytes（5+4+2）的空间，但是由于int型默认4字节对齐，存放在地址能被4整除的起始位置，即：如果name[5]从0开始存放，它占5bytes，而num则从第8（偏移量）个字节开始存放。所以sizeof(student)=16。于是中间空出几个字节闲置着。但这样便于计算机快速读写数据，是一种以空间换取时间的方式。其数据对齐如下图：
|char|char|char|char| |char|----|----|----| |--------int--------| |--short--|----|----| //原则三
如果我们将结构体中变量的顺序改变为：

struct student 
{ 
    int num; 
    char name[5]; 
    short score; 
}

则，num从0开始存放，而name从第4（偏移量）个字节开始存放，连续5个字节，score从第10（偏移量）开始存放，故sizeof(student)=12。其数据对齐如下图：

|--------int--------| |char|char|char|char| |char|----|--short--|
如果我们将结构体中变量的顺序再次改为为：

struct student 
{ 
    int num; 
    short score; 
    char name[5]; 
}

则，sizeof(student)=12。其数据对齐如下图：

|--------int--------| |--short--|char|char| |char|char|char|----|

2.举例2
（1）

struct test1 
　　{ int a; 
　　 int b[4]; 
　　};

sizeof(test1)=sizeof(int)+4*sizeof(int)=4+4*4=20;

（2）

 struct test2 
　　{ char a; 
　　 int b; 
　　 double c; 
　　 bool d; 
　　};

分析：该结构体最大长度double型，长度是8，因此结构体长度分两部分：第一部分是a、 b、 c的长度和，长度分别为1，4，8，则该部分长度和为13，取8的大于13的最小倍数为16；第二部分为d，长度为1，取大于1的8的最小倍数为8，两部分和为24，故sizeof(test2)=24;
（3）

 struct test3 
{ 
 char a; 
 test2 bb;//见上题 
 int cc; 
}

分析：该结构体有三个成员，其中第二个bb是类型为test2的结构体，长度为24，且该结构体最大长度成员类型为double型，以后成员中没有double型，所以按bb分界为两部分：第一部分有a 、bb两部分，a长度为1，bb长度为24，取8的大于25的最小倍数32；第二部分有cc，长度为4，去8的大于4的最小倍数为8；两部分之和为40，故sizeof(test3)=40;

（4）

struct test4 
{ 
 char a; 
 int b; 
}; 
struct test5 
{ char c; 
 test4 d; 
 double e; 
 bool f; 
};

求sizeof(test5)
分析：test5明显含有结构体test4，按例2容易知道sizeof(test4)=8，且其成员最大长度为4;则结构体test5的最大成员长度为8(double 型)，考试.大提示e是分界点，分test5为两部分：第一部分由c 、d、e组成，长度为1、8、8，故和为17，取8的大于17的最小倍数为24；第二部分由f组成，长度为1，取8的大于1的最小倍数为8，两部分和为32，故sizeof(test5)=24+8=32;

七、union

union的长度取决于其中的长度最大的那个成员变量的长度。即union中成员变量是重叠摆放的，其开始地址相同。

其实union(共用体)的各个成员是以同一个地址开始存放的,每一个时刻只可以存储一个成员,这样就要求它在分配内存单元时候要满足两点:
1.一般而言,共用体类型实际占用存储空间为其最长的成员所占的存储空间；
2.若是该最长的存储空间对其他成员的元类型(如果是数组,取其类型的数据长度,例int a[5]为4)不满足整除关系,该最大空间自动延伸;
我们来看看这段代码:

  union   mm{    
  char   a;//元长度1    
  int   b[5];//元长度4    
  double   c;//元长度8    
  int   d[3];    
  };

本来mm的空间应该是sizeof(int)*5=20;
但是如果只是20个单元的话,那可以存几个double型(8位)呢?两个半?当然不可以,所以mm的空间延伸为既要大于20,又要满足其他成员所需空间的整数倍,即24
所以union的存储空间先看它的成员中哪个占的空间最大,拿他与其他成员的元长度比较,如果可以整除就行。

八、指定对界
#pragma pack()命令

一般地，可以通过下面的方法来改变缺省的对界条件：

使用伪指令#pragma pack (n)，编译器将按照n个字节对齐；

注意：如果#pragma pack (n)中指定的n大于结构体中最大成员size，则其不起作用，结构体仍然按照size最大的成员进行对界。

#pragma pack(2) //设置2字节对齐

struct strdent  
{  
    char name[5]; //本身1字节对齐，比2字节对齐小，按1字节对齐  
    int num;          //本身4字节对齐，比2字节对齐大，按2字节对齐  
    short score;    //本身也2字节对齐，仍然按2字节对齐  
}

#pragma pack() // 恢复先前的pack设置,取消设置的字节对齐方式

则，num从第6（偏移量）个字节开始存放，score从第10（偏移量）个字节开始存放，故sizeof(student)=12，其数据对齐如下图：

|char|char| |char|char| |char|----| |----int--| |----int--| |--short--|

这样改变默认的字节对齐方式可以更充分地利用存储空间，但是这会降低计算机读写数据的速度，
是一种以时间换取空间的方式。

1.2内存对齐的主要作用

1、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。

2、性能原因：经过内存对齐后，CPU的内存访问速度大大提升。具体原因稍后解释。

CPU把内存当成是一块一块的，块的大小可以是2，4，8，16字节大小，因此CPU在读取内存时是一块一块进行读取的。块大小成为memory access granularity（粒度）本人把它翻译为“内存读取粒度” 。

再次假设内存读取粒度为4。
假设CPU要读取一个int型4字节大小的数据到寄存器中，分两种情况讨论：

1、数据从0字节开始

2、数据从1字节开始

这里写图片描述
当该数据是从0字节开始时，CPU只需读取内存一次即可把这4字节的数据完全读取到寄存器中。

当该数据是从1字节开始时，问题变的有些复杂，此时该int型数据不是位于内存读取边界上，这就是一类内存未对齐的数据。此时CPU先访问一次内存，读取0—3字节的数据进寄存器，并再次读取4—5字节的数据进寄存器，接着把0字节和6，7，8字节的数据剔除，最后合并1，2，3，4字节的数据进寄存器。对一个内存未对齐的数据进行了这么多额外的操作，大大降低了CPU性能。
这还属于乐观情况了，上文提到内存对齐的作用之一为平台的移植原因，因为以上操作只有有部分CPU肯干，其他一部分CPU遇到未对齐边界就直接罢工了。

1.3总结

抽象的想像，找出最大的数据类型的长度，所有的都以最长的对齐，逐行排列。然后从顶行逐个放里面，放的下就放，放不下就补空，下行从头开始放。直到放满多有的结构体里的数据

2.1内存连续

结构体所占用的内存是连续的，但其中各个成员不一定是连续存放的，要看你结构体中定义成员顺序是否有字节对齐

C++结构体与数组的数据转换-上（内存对齐）

1.实现依据

1.1内存对齐

1.2内存对齐的主要作用

1.3总结

2.1内存连续

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