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1. 什么是内存对齐
在 C/C++ 中，结构体/类是一种复合数据类型，其构成元素既可以是基本数据类型（如int、long、float等）的变量，也可以是一些复合数据类型（如数组、结构、联合等）的数据单元。编译器为每个成员按其自然边界（alignment）分配空间。各个成员按照它们被声明的顺序在内存中顺序存储，第一个成员的地址和整个结构的地址相同。
如果一个变量的内存地址正好位于它长度的整数倍，他就被称做自然对齐。 如果在 32 位的机器下，一个int类型的地址为0x00000004，那么它就是自然对齐的。同理，short 类型的地址为0x00000002，那么它就是自然对齐的。char 类型就比较 "随意" 了，因为它本身长度就是 1 个字节。
各种数据类型的自然对齐：
char 偏移量为sizeof(char) 即 1 的倍数
short 偏移量为sizeof(short) 即 2 的倍数
int 偏移量为sizeof(int) 即 4 的倍数
float 偏移量为sizeof(float) 即 4 的倍数
double 偏移量为sizeof(double) 即 8 的倍数
在设置结构体或类时，如果不考虑内存对齐问题，会浪费一些空间，测试一：
struct asd1{
char a;
int b;
short c;
};//12bytes
struct asd2{
char a;
short b;
int c;
};//8bytes
上面两个结构体拥有相同的数据成员 char、short 和 int，但由于各个成员按照它们被声明的顺序在内存中顺序存储，所以不同的声明顺序导致了结构体所占空间的不同。具体情况如下图：
看到上面的第二张图，为什么 short 不是紧挨着 char 呢？其实这个原因在上面已经给出了答案——自然对齐。为此，我们可以创建结构体验证自然对齐的规则。测试很简单，在原本 short 类型变量前后添加 char 类型，看结果是怎样的。测试二：
struct asd3{
char a;
char b;
short c;
int d;
};//8bytes
struct asd4{
char a;
short b;
char c;
int d;};//12bytes
当数据成员中有 double 和 long （8字节） 时，情况又会有一点变化。还是以上面的结构体 asd1 和 asd2 为基础，都添加 double 型数据成员。来看看结果是什么，测试三：
struct asd1{
char a;
int b;
short c;
double d;
};//24 bytes
struct asd2{
char a;
short b;
int c;
double d;
};//16 bytes
只添加了一个 double，但 struct asd1 的大小从 12 变到了 24。而 struct asd2 的大小从 8 变到了 16。不需要迷惑，因为这和 double 的自然对齐有关(需要注意)。原本的 asd1 占 12 个字节大小，但是 double 对齐需要是 8 的倍数，所以在 short 后面又填充了 4 个字节。此时，asd1 的占 16 个字节，再加上 double 的 8 个字节就成了 24 个字节。而 asd2 没有这个问题，它原本占 8 个字节。因为正好能对齐，所以添加double 后占 16 个字节。具体情况如下图所示：
2. #pragma pack指令指定对齐值
****2.1 作用
在缺省情况下，C 编译器为每一个变量或是数据单元按其自然对界条件分配空间。一般地，可以通过下面的方法来改变缺省的对界条件：
使用伪指令 #pragma pack (n)，C 编译器将按照 n 个字节对齐。
使用伪指令 #pragma pack ()，取消自定义字节对齐方式。
测试四：
#pragma pack(4)
struct asd5{
char a;
int b;
short c;
float d;
char e;
};//20 bytes
#pragma pack()
#pragma pack(1)
struct asd6{
char a;
int b;
short c;
float d;
char e;
};//12 bytes
#pragma pack()
使用 #pragma pack (value)指令将结构体按相应的值进行对齐。两个结构体包含同样的成员，但是却相差 8 个字节。难道我们只需要通过简单的指令就能完成内存对齐的工作吗？其实不是的。上面的对齐结果如下：
以 32 位机器为例，CPU 取的字长是 32 位。所以上面的对齐结果会这样带来的问题是：访问未对齐的内存，处理器需要作两次内存访问。如果我要获取 int 和 float 的数据，处理器需要访问两次内存，一次获取 "前一部分" 的值，一次获取 "后一部分" 的值。这样做虽然减少了空间，但是增加访问时间的消耗。
其实最理想的对齐结果应该是下面这种情况，也就是说创建结构体时，变量的存储顺序也是需要考虑的。
