一、內存對齊的原因

?1.平臺原因(移植原因)：一些資料上是這樣說的，“不是所有的硬件平臺都能訪問任意地址上的任意數據；某些硬件平臺只能在某些特定地址處取某些特定的數據，否則就會拋出硬件異常”。也就是說在計算機在內存讀取數據時，只能在規定的地址處讀數據，而不是內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據，所以在訪問一些數據時，對于訪問未對齊的內存，處理器需要進行兩次訪問；而對于對齊的內存，只需要訪問一次就可以。其實這是一種以空間換時間的做法，但這種做法是值得的。

二、結構體內存對齊規則

1.第一個成員在結構體變量偏移量為0 的地址處，也就是第一個成員必須從頭開始。

2.其他成員變量要對齊到某個數字(對齊數)的整數倍的地址處。對齊數 為編譯器默認的一個對齊數與該成員大小中的較小值。vs中默認值是8 Linux默認值為4(當然可以通過#pragma pack()修改)，但修改只能設置成1，2，4，8，16。

3.結構體總大小為最大對齊數的整數倍。(每個成員變量都有自己的對齊數)

4.如果嵌套結構體，嵌套的結構體對齊到自己的最大對齊數的整數倍處，結構體的整體大小就是所有最大對齊數(包含嵌套結構體的對齊數)的整數倍。

三、內存對齊規則應用

這四條規則可能不太好理解，下面我們就通過幾個實例進行講解：

例題1

結果是8，我們來分析一下為什么結果是 8。c1是char型，占一個字節，第一個成員即 c1 在結構體變量偏移量為0 的地址處。

c2是char型，占一個字節，要對齊到對齊數的整數倍的位置。對齊數 = 編譯器默認的一個對齊數與該成員大小中的較小值，vs中默認值是8，取較小值1，char類型的對齊數是1，所以對齊到1 的整數倍，那就是偏移量為1開始的地址空間。

i是int類型，占四個字節，要對齊到對齊數的整數倍的位置。int類型的對齊數就是 4，所以對齊到4 的整數倍。?

內存分布圖?1

例題2

結果是12，來看一下過程。c1是char型，占一個字節，對應到結構體變量偏移量為0 的地址處。i是int型，占四個字節，對齊數就是4，對齊到4的整數倍位置處，即偏移量為4開始的地址空間。

c2是char型，占一個字節，對齊到1 的整數倍，那就是下一個地址空間，對齊到偏移量為8的地址空間。結構體總大小為最大對齊數的整數倍，所以為對齊數4的整數倍，現在已經用了9個字節的空間，那么總大小就是12個字節空間。所以輸出結果是12。

內存分布圖?2

例題3

結果是32，我們來看一下分析：根據上面講解的容易得出struct S3占16個字節。那我們來看一下struct S4的大小，struct S4中有三個成員變量，第一個char型，占一個字節，對齊到偏移量為0的地址處。

第二個成員是結構體嵌套使用，結構體S3變量s3，剛才已經得出占16個字節，所以第二個成員對齊數是16，又因為對齊數是編譯器默認數與成員對齊數中的較小值，vs默認對齊數是8，取較小值8，所以對齊到偏移量為8的地址空間處。

第三個成員是double型，占8個字節，對應到8的整數倍即偏移量24的地址處。結構體總大小是最大對齊數8的整數倍，所以是32。

內存分布圖3?

本文授權轉載自公眾號“C語言編程”，作者薛定諤的coding貓

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總結

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