夜深人静给个网站好了，一段简单的程序，上面的这段程序输出是什么？如果你很懂，也就会知道我接下来要讲什么了，可以略过了；如果，你不知道，或者还很模糊，请继续阅读。

　　很奇怪么？定义的三个结构体，只是换了一下结构体中定义的成员的先后顺序，怎么最终得到的结构体所占用的内存大小却不一样呢？很诡异么？好了，这就是我这里要总结的内存对齐概念了。

　　内存对齐的问题主要存在于理解struct和union等复合结构在内存中的分布。许多实际的计算机系统对基本类型数据在内存中存放的位置有限制，它们会要求这些数据的首地址的值是某个数k（通常它为4或8）的倍数，这就是所谓的内存对齐。这个值k在不同的CPU平台下，不同的编译器下表现也有所不同，现在我们涉及的主流的编译器是Microsoft的编译器和GCC。

　　对于我们这种做上层应用的程序员来说，真的是很少考虑内存对齐这个问题的，内存对齐对于上层程序员来说，是“透明的”。内存对齐，可以说是编译器做的工作，编译器为程序中的每个数据块安排在适当的内存位置上。很多时候，我们要写出效率更高的代码，此时我们就需要去了解这种内存对齐的概念，以及编译器在后面到底偷偷摸摸干了点什么。特别是对于C和C++程序员来说，理解和掌握内存对齐更是重要的。

　　为什么要有内存对齐呢？该占用多大的内存，那就开辟对应大小的内存就好了，好比上面的结构体，两个char类型和一个int类型，大小应该是6bytes才对啊，怎么又是8bytes，又是12bytes的啊？对于内存对齐，主要是为了提高程序的性能，数据结构，特别是栈，应该尽可能地在自然边界上对齐。原因在于，为了访问未对其的内存，处理器需要做两次内存访问；然而，对齐的内存访问仅仅需要一次内存访问。

　　在计算机中，字、双字和四字在自然边界上不需要在内存中对齐（对字、双字和四字来说，自然边界分别是偶数地址，可以被4整除的地址和可以被8整除的地址）。如果一个字或双字操作数跨越了4字节边界，或者一个四字操作数跨越了8字节边界，就被认为是未对齐的，从而需要两次总线周期来访问内存。一个字起始地址是奇数，但却没有跨越字边界，就被认为是对齐的，能够在一个总线周期中被访问。综上所述，内存对齐可以用一句话来概括——数据项只能存储在地址是数据项大小的整数倍的内存位置上。

　　结构体Test的成员变量b占用字节数为4bytes，所以只能存储在4的整数倍的位置上，由于a只占用1一个字节，而a的地址00C7FA44和b的地址00C7FA48之间相差4bytes，这就说明，a其实也占用了4个字节，这样才能保证b的起始地址是4的整数倍。这就是内存对齐。如果没有内存对齐，我们再拿上面的代码作为例子，则可能输出结果如下：

　　可以看到，a占用了一个字节，紧接着a之后就是b；之前也说了，内存对齐是操作系统为了快速访问内存而采用的一种策略，简单来说，就是为了防止变量的二次访问。操作系统在访问内存时，每次读取一定的长度（这个长度就是操作系统的默认对齐系数，或者是默认对齐系数的整数倍）。没有了内存对齐，当我们读取变量c时，第一次读取0xffbff5e8~0xffbff5ef的内存，第二次读取0xffbff5f0~0xffbff5f8的内存，由于变量c所占用的内存跨越了两片地址区域，为了正确得到变量c的值，就需要读取两次，将两次内存合并进行整合，这样就降低了内存的访问效率。

　　我在这里说了这么多，也挺绕口，这就是内存对齐的规则。在C++中，每个特定平台上的编译器都有自己的内存对齐规则，下面我们就内存对齐的规则进行总结。

　　每个特定平台上的编译器都有自己的默认“对齐系数”。我们可以通过预编译命令#pragma pack(k)，k=1,2,4,8,16来改变这个系数，其中k就是需要指定的“对齐系数”；也可以使用#pragma pack()取消自定义字节对齐方式。具体的对齐规则如下：

　　规则1：struct或者union的数据成员对齐规则：第一个数据成员放在offset为0的地方，对齐按照#pragma pack指定的数值和自身占用字节数中，二者比较小的那个进行对齐；比如；

　　#pragma pack(4) // 指定对齐系数为4，当占用字节数大于等于4时，就按照4进行对齐

　　x1占用字节数为1，1 4，按照对齐系数1进行对齐，所以x1放置在offset为0的位置；

　　x2占用字节数为2，2 4，按照对齐系数2进行对齐，所以x2放置在offset为2，3的位置；

　　x3占用字节数为4，4 = 4，按照对齐系数4进行对齐，所以x3放置在offset为4，5，6，7的位置；

　　x4占用字节数为1，1 4，按照对齐系数1进行对齐，所以x4放置在offset为8的位置；

　　现在已经占了9bytes的内存空间了，但是实际在visual studio 2012中实测为12bytes，为什么呢？看下一条规则。

　　规则2：struct或者union的整体对齐规则：在数据成员完成各自对齐以后，struct或者union本身也要进行对齐，对齐将按照#pragma pack指定的数值和struct或者union中最大数据成员长度中比较小的那个进行；

　　继续使用规则1种的例子进行解释，按照规则1的理解，struct Test已经占用了9bytes，实际为什么是12bytes呢？根据规则2，在所有成员对齐完成以后，struct或者union自身也要进行对齐；我们设定的对齐系数为4，而struct Test中占用字节数最大的是float类型的x3，由于x3占用字节数小于或等于设定的对齐系数4，所以struct或者union整体需要按照4bytes进行对齐，也就是说，struct或者union占用的字节数必须能够被4整除，好了。struct Test已经占用了9bytes了，10bytes不能被4整除，11bytes也不能，12bytes正好；所以，struct Test最终占用的字节数为12bytes。

　　总结了那么多的规则，不来点实际的code，总觉的少点什么，好吧。以下就按照上述总结的内存对齐规则，来进行一些实际的代码分析（注：测试环境Windows 8.1 + Visual Studio 2012 update 3）。

　　经过上面的实例分析，我对内存对齐有了全面的认识和了解。现在再回过来看看文章开头的那段代码，问题就迎刃而解了，同时经过这段代码，让我们认识到定义struct或者union时，也是有讲解的。在以后的编码生涯时，是不是又要多考虑一些呢？纠结~