内存对齐应该是编译器的“管辖范围”。编译器为程序中的每个“数据单元”安排在适当的位置上。但是C语言的一个特点就是太灵活，太强大，它允许你干预“内存对齐”。如果你想了解更加底层的秘密，“内存对齐”对你就不应该再模糊了。
不是只有C/C++才会有内存对齐，只要可以跨平台的编程语言都需要做内存对齐，Java、Python都是一样的。
什么是内存对齐？
理论上，32位系统下，int占4byte，char占一个byte，那么将它们放到一个结构体中应该占4+1=5byte；但是实际上，通过运行程序得到的结果是8 byte，这就是内存对齐所导致的。如下代码：
//32位系统
#include<stdio.h>
struct{
int x;
char y;
}s;
int main()
{
printf("%d\n",sizeof(s); // 输出8
return 0;
}
现代计算机中内存空间都是按照 byte 划分的，从理论上讲似乎对任何类型的变量的访问可以从任何地址开始，但是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。
为什么要有内存对齐呢？
尽管内存是以字节为单位，但是大部分处理器并不是按字节块来存取内存的.它一般会以双字节,四字节,8字节,16字节甚至32字节为单位来存取内存，我们将上述这些存取单位称为内存存取粒度.
现在考虑4字节存取粒度的处理器取int类型变量（32位系统），该处理器只能从地址为4的倍数的内存开始读取数据。
总结为如下两点：
1、平台原因(移植原因)：不是所有的硬件平台都能访问任意地址上的任意数据的；某些硬件平台只能在某些地址处取某些特定类型的数据，否则抛出硬件异常。
2、性能原因：数据结构(尤其是栈)应该尽可能地在自然边界上对齐。原因在于，为了访问未对齐的内存，处理器需要作两次内存访问；而对齐的内存访问仅需要一次访问。
ps：自然对齐（Natural Alignmnet）：是指从一个地址读N个字节，而这个地址可以被N整除（addr % N == 0）。比如在一个以4字节为boundary的系统里，读取地址0x1008开始的4个字节就是对齐的，而读取0x1009开始的4个字节就不是。
内存对齐的情况，如图：
一字节的char占用了四个字节，空了三个字节的内存地址，int数据从地址4开始。
此时，直接将地址4，5，6，7处的四个字节数据读取到即可。
没有内存对齐的情况，如图：
char型的数据和int型的数据挨在一起，该int数据从地址1开始，那么CPU想要读这个数据的话来看看需要几步操作：
- 因为CPU是四个字节四个字节来寻址，首先CPU读取0，1，2，3处的四个字节数据
- CPU读取4，5，6，7处的四个字节数据
- 合并地址1，2，3，4处四个字节的数据才是本次操作需要的int数据
此时一共需要两次寻址，一次合并的操作。
因此假如没有内存对齐机制，则需多次合并，这样的话工作会十分繁琐。
内存对齐规则
每个特定平台上的编译器都有自己的默认“对齐系数”（也叫对齐模数）。gcc中默认#pragma pack(4)，可以通过预编译命令#pragma pack(n)，n = 1,2,4,8,16来改变这一系数。
有效对其值：min{给定值#pragma pack(n)，结构体中最长数据类型长度}。有效对齐值也叫对齐单位。
结构体的总大小为 有效对齐值的整数倍，如有需要编译器会在最末一个成员之后加上填充字节。
下面给出几个例子以便于理解：
//32位系统
#include<stdio.h>
struct
{
int i;
char c1;
char c2;
}x1;
struct{
char c1;
int i;
char c2;
}x2;
struct{
char c1;
char c2;
int i;
}x3;
int main()
{
printf("%d\n",sizeof(x1)); // 输出8
printf("%d\n",sizeof(x2)); // 输出12
printf("%d\n",sizeof(x3)); // 输出8
return 0;
}
以上测试都是在Linux环境下进行的，linux下默认#pragma pack(4)，且结构体中最长的数据类型为4个字节，所以有效对齐单位为4字节。
一图了然，上面例子三个结构体的内存布局如下：
同理，若#pragma pack(2)，有效对齐值为2字节，此时根据对齐规则，三个结构体的大小应为6,8,6。内存分布图如下：
内存对齐岂不是浪费的内存资源么？
是这样的，但事实上，相对来说计算机内存资源一般都是充足的，我们更希望的是提高运行速度。
编译器一般都会做内存对齐的优化操作，也就是说当考虑程序真正占用的内存大小的时候，也需要认识到内存对齐的影响。
本文引鉴自：
