一、內(nèi)存對(duì)齊的原因

 1.平臺(tái)原因（移植原因）：一些資料上是這樣說(shuō)的，“不是所有的硬件平臺(tái)都能訪問(wèn)任意地址上的任意數(shù)據(jù)；某些硬件平臺(tái)只能在某些特定地址處取某些特定的數(shù)據(jù)，否則就會(huì)拋出硬件異常”。也就是說(shuō)在計(jì)算機(jī)在內(nèi)存讀取數(shù)據(jù)時(shí)，只能在規(guī)定的地址處讀數(shù)據(jù)，而不是內(nèi)存中任意地址都是可以讀取的。

2.效率原因：正是由于只能在特定的地址處讀取數(shù)據(jù)，所以在訪問(wèn)一些數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)于訪問(wèn)未對(duì)齊的內(nèi)存，處理器需要進(jìn)行兩次訪問(wèn)；而對(duì)于對(duì)齊的內(nèi)存，只需要訪問(wèn)一次就可以。其實(shí)這是一種以空間換時(shí)間的做法，但這種做法是值得的。

二、結(jié)構(gòu)體內(nèi)存對(duì)齊規(guī)則

1.第一個(gè)成員在結(jié)構(gòu)體變量偏移量為0 的地址處，也就是第一個(gè)成員必須從頭開(kāi)始。

2.其他成員變量要對(duì)齊到某個(gè)數(shù)字（對(duì)齊數(shù)）的整數(shù)倍的地址處。對(duì)齊數(shù) 為編譯器默認(rèn)的一個(gè)對(duì)齊數(shù)與該成員大小中的較小值。vs中默認(rèn)值是8 Linux默認(rèn)值為4（當(dāng)然可以通過(guò)#pragma pack（）修改），但修改只能設(shè)置成1，2，4，8，16。

3.結(jié)構(gòu)體總大小為最大對(duì)齊數(shù)的整數(shù)倍。（每個(gè)成員變量都有自己的對(duì)齊數(shù)）

4.如果嵌套結(jié)構(gòu)體，嵌套的結(jié)構(gòu)體對(duì)齊到自己的最大對(duì)齊數(shù)的整數(shù)倍處，結(jié)構(gòu)體的整體大小就是所有最大對(duì)齊數(shù)（包含嵌套結(jié)構(gòu)體的對(duì)齊數(shù)）的整數(shù)倍。

三、內(nèi)存對(duì)齊規(guī)則應(yīng)用

這四條規(guī)則可能不太好理解，下面我們就通過(guò)幾個(gè)實(shí)例進(jìn)行講解：

例題1

結(jié)果是8，我們來(lái)分析一下為什么結(jié)果是 8。c1是char型，占一個(gè)字節(jié)，第一個(gè)成員即 c1 在結(jié)構(gòu)體變量偏移量為0 的地址處。

c2是char型，占一個(gè)字節(jié)，要對(duì)齊到對(duì)齊數(shù)的整數(shù)倍的位置。對(duì)齊數(shù) = 編譯器默認(rèn)的一個(gè)對(duì)齊數(shù)與該成員大小中的較小值，vs中默認(rèn)值是8，取較小值1，char類(lèi)型的對(duì)齊數(shù)是1，所以對(duì)齊到1 的整數(shù)倍，那就是偏移量為1開(kāi)始的地址空間。

i是int類(lèi)型，占四個(gè)字節(jié)，要對(duì)齊到對(duì)齊數(shù)的整數(shù)倍的位置。int類(lèi)型的對(duì)齊數(shù)就是 4，所以對(duì)齊到4 的整數(shù)倍。 

內(nèi)存分布圖 1

例題2

結(jié)果是12，來(lái)看一下過(guò)程。c1是char型，占一個(gè)字節(jié)，對(duì)應(yīng)到結(jié)構(gòu)體變量偏移量為0 的地址處。i是int型，占四個(gè)字節(jié)，對(duì)齊數(shù)就是4，對(duì)齊到4的整數(shù)倍位置處，即偏移量為4開(kāi)始的地址空間。

c2是char型，占一個(gè)字節(jié)，對(duì)齊到1 的整數(shù)倍，那就是下一個(gè)地址空間，對(duì)齊到偏移量為8的地址空間。結(jié)構(gòu)體總大小為最大對(duì)齊數(shù)的整數(shù)倍，所以為對(duì)齊數(shù)4的整數(shù)倍，現(xiàn)在已經(jīng)用了9個(gè)字節(jié)的空間，那么總大小就是12個(gè)字節(jié)空間。所以輸出結(jié)果是12。

內(nèi)存分布圖 2

例題3

結(jié)果是32，我們來(lái)看一下分析：根據(jù)上面講解的容易得出struct S3占16個(gè)字節(jié)。那我們來(lái)看一下struct S4的大小，struct S4中有三個(gè)成員變量，第一個(gè)char型，占一個(gè)字節(jié)，對(duì)齊到偏移量為0的地址處。

第二個(gè)成員是結(jié)構(gòu)體嵌套使用，結(jié)構(gòu)體S3變量s3，剛才已經(jīng)得出占16個(gè)字節(jié)，所以第二個(gè)成員對(duì)齊數(shù)是16，又因?yàn)閷?duì)齊數(shù)是編譯器默認(rèn)數(shù)與成員對(duì)齊數(shù)中的較小值，vs默認(rèn)對(duì)齊數(shù)是8，取較小值8，所以對(duì)齊到偏移量為8的地址空間處。

第三個(gè)成員是double型，占8個(gè)字節(jié)，對(duì)應(yīng)到8的整數(shù)倍即偏移量24的地址處。結(jié)構(gòu)體總大小是最大對(duì)齊數(shù)8的整數(shù)倍，所以是32。

內(nèi)存分布圖3 

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