为什么存在内存对齐

1. 平台原因（移植原因）

不是所有的硬件都能任意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，否则抛出异常

2. 性能原因

数据结构（尤其是栈）应该尽可能的在自然边界上对齐，为了访问未对齐的内存，CPU 需要访问内存 2 次；访问对齐后的内存，CPU 只需要访问内存 1 次。

在 Windows 的 VS 中默认对齐值为 8

Linux 中（GCC 编译器）默认对齐值为 4

在内存中我们一般读取数据不是按内存来读取，一般都是按内存块来读取。

未对齐的情况下，当需要访问 int 类型的数据时，需要 CPU 访问 2 次内存块（内存块 1 和内存块 2）

对齐的情况下，当访问 int 类型的数据时，只需要 CPU 访问 1 次内存块（内存块 2）即可

是一种空间换时间的做法

结构体内存对齐规则

• 第一个成员在结构体变量偏移量为 0 的地址

• 有效对齐值为 Min（编译器默认对齐值，结构体中成员数据类型中占用内存最大值）

• 其他成员要对齐到 Min（有效对齐值，该成员数据类型的内存大小）的整数倍

• ⚠结构体总大小为有效对齐值的整数倍

• 如果嵌套结构体，有效对齐值为 Min（编译器默认对齐值，Max 嵌套结构体中成员数据类型中占用内存最大值，结构体中成员一数据类型占用内存、结构体中成员二数据类型占用内存……结构体中成员 N 数据类型占用内存嵌套结构体中成员数据类型中占用内存最大值，结构体中成员一数据类型占用内存、结构体中成员二数据类型占用内存……结构体中成员 N 数据类型占用内存）

• 如果嵌套共同体，有效对齐值为 Min（编译器默认对齐值，Max(Max（共同体内成员一、共同体内成员二……共同体内成员 N），结构体中成员一数据类型占用内存、结构体中成员二数据类型占用内存……结构体中成员 N 数据类型占用内存)）

• 共用体所占内存大小：Max（共同体内成员一、共同体内成员二……共同体内成员 N）

举例

​#pramga packnn​​告诉编译器字节对齐方式为 n 字节对齐

#pramga pack(8)
struct s1{
    char a;
    int b;
    char c;
};

结构体中最大的成员数据类型占用 4 字节，有效对齐值为 Min8,48,4=4；char 为第一个成员，应在结构体偏移量为 0 的地址，占用 1 字节；int 占用 4 字节，要对齐在 Min8,48,4=4 的整数倍位置，即 4 的位置 4,5,6,74,5,6,7；char 占用 1 字节，要对齐在 Min8,18,1=1 的整数倍位置，即 8 位置；因为结构体总大小为有效对齐值的整数倍，所以结构体的大小应为 120 110 11

#pramga pack(8)
struct s1{
    char a;
    int b;
    char c;
};
struct s2{
    char a1;
    struct s1 S1;        //嵌套结构体
    double d;
};

结构体 s1 中最大数据类型结构为 int 占用 4 字节，结构体 s2 的有效对齐值为 Min8,Max(4,1,88,Max(4,1,8)=8；char 为第一个成员，应在结构体偏移量为 0 的地址，占用 1 字节；嵌套结构体 s1 占用 12 字节占用 12 字节要对齐在 Min8,48,4=4 的整数倍，即 4（4-15）；double 占用 8 字节，要对齐在 Min（8,8）的整数倍位置，即 16（16-23）；因为结构体总大小为有效对齐值的整数倍；此时结构体内存大小为 24，满足要求。

#pramga pack(4)
struct s1{
    char a;
    int b;
    union w{
        int c;
        double d;
    }w;
    short e;
};

共同体 w 中最大数据类型占用内存为 Max（4,8）=8；结构体 s1 的有效对齐值为 Min（4，Max8,1,4,28,1,4,2）= 4；char 为第一个成员，应在结构体偏移量为 0 的地址，占用 1 字节；int 占用 4 字节，要对齐在 Min4,44,4=4 的整数倍位置，即 4 的位置 4,5,6,74,5,6,7；共同体 w 占 Max4,84,8=8 字节，要对齐在 Min4,124,12=4 的整数倍位置，即 8 的位置 8−158−15；short 占 2 字节，要对齐在 Min4，24，2=2 的整数倍为止，即 1616−1716−17; 因为结构体总大小为有效对齐值的整数倍；所以结构体 s1 的大小需要补位到 4 的整数倍, 即 20 字节。