1、为什么需要内存对齐
内存对齐是编译器对数据在内存放置位置的优化处理，在C++中，能够指定内存中对象位置的对齐方式，以尽可能地利用特定硬件结构的优势。一方面减少了对象所占用的内存大小，CPU也能更快地访问这些数据，另一方面考虑了不同平台的兼容性，原因如下：
- 对于内存中的某些数据变量，如果这些变量存放位置没有对齐，那么CPU读取一个数据需要两个指令周期，而内存对齐后只需要一个，从而提高了数据访问速率。
- c++程序可以部署在许多不同的平台中，每个平台的CPU对内存数据读取的方式都不同，有些特殊变量在不同平台下存放位置不同，如果内存没有对齐，那么可能无法寻址特殊变量，从而抛出异常。
2、内存对齐规则
编译器中提供了#pragma pack(n)来设定变量以n字节对齐方式。在C++中常用到两种变量，普通变量和结构体变量，对于普通变量，其对齐规则如下：
- 如果n大于等于该变量所占用的字节数，那么偏移量必须满足默认的对齐方式
- 如果n小于该变量的类型所占用的字节数，那么偏移量为n的倍数，不用满足默认的对齐方式
对于结构体变量，则有
- 首个变量距该结构体起始地址的偏移量固定为0，后面的变量根据其自身大小和#pragma pack指定的对齐单位中的较小者进行内存对齐。
- 结构体自身也要内存对齐，根据结构体中具有最大长度的变量占用内存大小和#pragma pack指定的对齐单位中的较小者对齐。
- 结构体作数据成员时，其地址偏移量必须为其数据成员的最大长度的整数倍，以这个长度作为其偏移地址的对齐单位。
3、实例分析
下面通过两个实例来应用上面的对齐规则
实例1
struct{
char x;
int y;
}s1;
在gcc中默认为#pragma pack(4)
计算结构体s1所占用的内存步骤：
- 计算sizeof(x)的结果为1
- 计算sizeof(y)的结果为4，对齐单位为4，其偏移量（相对其所在的结构体来说）应为4的整数倍，所以y不能紧挨着x存储，中间需要填补3个内存单元，如下图所示。
- 这样结构体s1的内存大小为8，是4的整数倍，不用补齐，最终结果就是8.
实例2
struct{
int y;
char x;
}s2;
现在，将结构体s1的变量定义顺序交换，如结构体s2所示，那么结构体s2所占用的内存计算步骤为：
- 计算sizeof(y)的结果为4
- 计算sizeof(x)的结果为1，对齐单位为1，x可以紧挨y存储
- 这样总的大小为5，不是4的整数倍，所以需要在x之后补齐，如下图所示，最终占用内存为8.
