一、什么是內存對齊
現(xiàn)代計算機中內存空間都是按照byte劃分的，從理論上講似乎對任何類型的變量的訪問可以從任何地址開始，但實際情況是在訪問特定變量的時候經(jīng)常在特定的內存地址訪問，這就需要各類型數(shù)據(jù)按照一定的規(guī)則在空間上排列，而不是順序的一個接一個的排放，這就是對齊。
為什么要了解內存對齊：各個硬件平臺對存儲空間的處理上有很大的不同。一些平臺對某些特定類型的數(shù)據(jù)只能從某些特定地址開始存取。其他平臺可能沒有這種情況，但是最常見的是如果不按照適合其平臺要求對數(shù)據(jù)存放進行對齊，會在存取效率上帶來損失。比如有些平臺每次讀都是從偶地址開始，如果一個int型（假設為32位系統(tǒng)）如果存放在偶地址開始的地方，那么一個讀周期就可以讀出，而如果存放在奇地址開始的地方，就可能會需要2個讀周期，并對兩次讀出的結果的高低字節(jié)進行拼湊才能得到該int數(shù)據(jù)。顯然在讀取效率上下降很多。這也是空間和時間的博弈。
通常我們不需要去主動進行內存對齊的操作，編譯器會自動為我們選擇最優(yōu)的對齊規(guī)則方式，合理利用空間節(jié)省程序運行的時間，但若是我們能了解這種規(guī)則，對于我們編寫程序還是會有很大的幫助的。
二、對齊內存規(guī)則
1.第一個成員在與結構體變量偏移量為0的地址處。
2.其他成員變量要對齊到對齊數(shù)（編譯器默認的一個對齊數(shù)與該成員大小的較小值）的整數(shù)倍的地址處。
3.結構體總大小為最大對齊數(shù)（除了第一個成員每個成員變量都有一個對齊數(shù)）的整數(shù)倍。
4.如果嵌套了結構體的情況，嵌套的結構體對齊到自己的最大對齊數(shù)的整數(shù)倍處，結構體的整體大小就是所有最大對齊數(shù)（含嵌套結構體的對齊數(shù)）的整數(shù)倍。
三、實例解釋
要想要看出數(shù)據(jù)的對齊方式，首先你就得明白各種數(shù)據(jù)類型在各種操作系統(tǒng)下所占字節(jié)的大小。
我們來看一下在32位系統(tǒng)下各種參數(shù)類型所占字節(jié)的大?。?/p>
接著我們用幾個例子來講解對齊規(guī)則：
（1）
首先我們用一字節(jié)對齊的方式來檢驗我們之前所說的類型所占字節(jié)大小：
1 #pragma pack(1)//讓編譯器對此結構體作字節(jié)對齊 2 struct A 3 { 4 char a;// 1 5 int b;// 4 6 short c;// 2 7 long d;// 4 8 float e;// 4 9 };10 #pragma pack()//取消字節(jié)對齊，回復默認字節(jié)對齊11 int main()12 {13 struct A a;14 printf("%d\n",sizeof(a));15 return 0;16 }
如果沒有字節(jié)對齊（或者為一字節(jié)對齊方式），按照我們之前的計算方式，1+4+2+4+4=15，所占字節(jié)大小應該為15。
程序運行：
（2）我們取消之前的設置，直接使用默認對齊數(shù)對齊。
1 #include <stdio.h> 2 //#pragma pack(1)//讓編譯器對此結構體作字節(jié)對齊 3 struct A 4 { 5 char a;// 1 6 int b;// 4 7 short c;// 2 8 long d;// 4 9 float e;// 410 };11 //#pragma pack()//取消字節(jié)對齊，回復默認字節(jié)對齊12 int main()13 {14 struct A a;15 printf("%d\n",sizeof(a));16 return 0;17 }
程序運行：
由上圖可以看到，明明是一樣的程序，只不過取消了1字節(jié)對齊，就由原來的占15字節(jié)變成了占20字節(jié)，這就是字節(jié)對齊的原因。
我們用一張圖來解釋：
第一個成員char一開始占用的是0偏移處，占用一個字節(jié)位，但由于是4字節(jié)對齊，且第二個成員int占用的字節(jié)位4，在4字節(jié)對齊的規(guī)則下，char后面只有三個字節(jié)空位，不足以放下，所以在三偏移處另開一個空存放，第三個成員short占用2字節(jié)，可以放入，第四個成員long和第五個成員float依照前面的規(guī)則正好存放20個字節(jié)，20個字節(jié)正好為這個結構體的最大對齊數(shù)的整數(shù)倍，所以這個結構體占用空間為20字節(jié)。
（3）前面我們說的都是剛好的情況，有些朋友可能還是不能很好的理解這個規(guī)則，我們再舉幾個例子：
1 #include <stdio.h> 2 //#pragma pack(1)//讓編譯器對此結構體作字節(jié)對齊 3 struct A 4 { 5 char a;// 1 6 int b;// 4 7 short c;// 2 8 //long d;// 4 9 //float e;// 410 };11 //#pragma pack()//取消字節(jié)對齊，回復默認字節(jié)對齊12 int main()13 {14 struct A a;15 printf("%d\n",sizeof(a));16 return 0;17 }
程序運行：
char、int、short按一字節(jié)方式為7，但是結構體對齊之后為12，按照我們在（2）中將的方式：char占0偏移處，一字節(jié)；int在插入之后放不下，所以另起一個整數(shù)倍空間，在3偏移處，占4字節(jié)；short在7偏移處，占2字節(jié)?？偣舱?0字節(jié)，但按照我們之前講的，整個結構體的大小應該為最大偏移數(shù)的整數(shù)倍，所以最小整數(shù)倍應該為12，所以整個結構體占12字節(jié)。
（4）如果不信，我們可以在來變化一下結構體內數(shù)據(jù)驗證
1 #include <stdio.h> 2 //#pragma pack(1)//讓編譯器對此結構體作字節(jié)對齊 3 struct A 4 { 5 char a;// 1 6 //int b;// 4 7 short c;// 2 8 long d;// 4 9 char g;// 110 //float e;// 411 };12 //#pragma pack()//取消字節(jié)對齊，回復默認字節(jié)對齊13 int main()14 {15 struct A a;16 printf("%d\n",sizeof(a));17 return 0;18 }
程序運行：
char在0偏移處，占一字節(jié)，short為2字節(jié)，在最大偏移數(shù)的范圍內能存下，所以在1偏移處占2字節(jié)，long在3偏移處占4字節(jié)，char在7偏移處占1字節(jié)，總共占9字節(jié)，按照對齊規(guī)則，總大小應該為4的整數(shù)倍，所以總大小為12。
四、對齊原因
1.平臺原因（移植原因）：不是所有的硬件平臺都能訪問任意地址上的任意數(shù)據(jù)的；某些硬件平臺只能在某些地址處取某些特定類型的數(shù)據(jù)，否則拋出硬件異常。
2.性能原因：數(shù)據(jù)結構（尤其是棧）應該盡可能地訪問在自然邊界上對齊。原因在于，為了訪問未對齊的內存，處理器需要作兩次內存訪問；而對齊的內存訪問僅需要一次訪問。
五、內存對齊的好處
你知道了內存對齊的規(guī)則那么我們在編寫程序的時候就能編寫出更加有效高效的程序。
用一個例子來簡單的解釋一下：
1 #include <stdio.h> 2 3 struct A 4 { 5 char a; 6 int b; 7 short c; 8 }; 9 struct B10 {11 char a;12 short b;13 int c;14 };15 int main()16 {17 struct A a;18 struct B b;19 printf("%d\n",sizeof(a));20 printf("%d\n",sizeof(b));21 return 0;22 }
程序運行：
結構體內成員都一樣但是排列方式不一樣，結構體的占用空間不一樣。
用兩張圖就可以簡單解釋：
http://www.cnblogs.com/hdcsywy/p/7182315.html
