一、内存对齐的原因

 1.平台原因(移植原因)：一些资料上是这样说的，“不是所有的硬件平台都能访问任意地址上的任意数据；某些硬件平台只能在某些特定地址处取某些特定的数据，否则就会抛出硬件异常”。也就是说在计算机在内存读取数据时，只能在规定的地址处读数据，而不是内存中任意地址都是可以读取的。

2.效率原因：正是由于只能在特定的地址处读取数据，所以在访问一些数据时，对于访问未对齐的内存，处理器需要进行两次访问；而对于对齐的内存，只需要访问一次就可以。其实这是一种以空间换时间的做法，但这种做法是值得的。

二、结构体内存对齐规则

1.第一个成员在结构体变量偏移量为0 的地址处，也就是第一个成员必须从头开始。

2.其他成员变量要对齐到某个数字(对齐数)的整数倍的地址处。对齐数 为编译器默认的一个对齐数与该成员大小中的较小值。vs中默认值是8 Linux默认值为4(当然可以通过#pragma pack()修改)，但修改只能设置成1，2，4，8，16。

3.结构体总大小为最大对齐数的整数倍。(每个成员变量都有自己的对齐数)

4.如果嵌套结构体，嵌套的结构体对齐到自己的最大对齐数的整数倍处，结构体的整体大小就是所有最大对齐数(包含嵌套结构体的对齐数)的整数倍。

三、内存对齐规则应用

这四条规则可能不太好理解，下面我们就通过几个实例进行讲解：

例题1

结果是8，我们来分析一下为什么结果是 8。c1是char型，占一个字节，第一个成员即 c1 在结构体变量偏移量为0 的地址处。

c2是char型，占一个字节，要对齐到对齐数的整数倍的位置。对齐数 = 编译器默认的一个对齐数与该成员大小中的较小值，vs中默认值是8，取较小值1，char类型的对齐数是1，所以对齐到1 的整数倍，那就是偏移量为1开始的地址空间。

i是int类型，占四个字节，要对齐到对齐数的整数倍的位置。int类型的对齐数就是 4，所以对齐到4 的整数倍。

内存分布图 1

例题2

结果是12，来看一下过程。c1是char型，占一个字节，对应到结构体变量偏移量为0 的地址处。i是int型，占四个字节，对齐数就是4，对齐到4的整数倍位置处，即偏移量为4开始的地址空间。

c2是char型，占一个字节，对齐到1 的整数倍，那就是下一个地址空间，对齐到偏移量为8的地址空间。结构体总大小为最大对齐数的整数倍，所以为对齐数4的整数倍，现在已经用了9个字节的空间，那么总大小就是12个字节空间。所以输出结果是12。

内存分布图 2

例题3

结果是32，我们来看一下分析：根据上面讲解的容易得出struct S3占16个字节。那我们来看一下struct S4的大小，struct S4中有三个成员变量，第一个char型，占一个字节，对齐到偏移量为0的地址处。

第二个成员是结构体嵌套使用，结构体S3变量s3，刚才已经得出占16个字节，所以第二个成员对齐数是16，又因为对齐数是编译器默认数与成员对齐数中的较小值，vs默认对齐数是8，取较小值8，所以对齐到偏移量为8的地址空间处。

第三个成员是double型，占8个字节，对应到8的整数倍即偏移量24的地址处。结构体总大小是最大对齐数8的整数倍，所以是32。

内存分布图3 

本文授权转载自公众号“C语言编程”，作者薛定谔的coding猫

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