c++内存对齐

1.为什么要内存对齐

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　　内存存取粒度：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。

　　以4字节作为存取粒度的处理器，只能从地址为4的倍数的内存开始读取数据。

　　假如一个int变量存放在从地址1开始的四个字节地址中，该处理器去取数据时，第一次要先从0地址开始读取第一个4字节块，剔除不想要的字节（0地址）；第二次从地址4开始读取下一个4字节块，同样剔除不要的数据（5，6，7地址），最后留下的两块数据合并放入寄存器，这会非常影响性能。

　　归根结底是编译器想通过空间换时间，通过适当增加padding，使每个成员的访问都在一个指令里完成，而不需要两次访问再拼接，提高内存的访问效率。

2.内存对齐规则

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　　对齐系数：#pragma pack(n)。

　　对齐单位：min（#pragma pack(n)，结构体中最长数据类型长度）。

　　内存对齐规则：

　　　　[1]内部对齐：第一个数据成员放在offset为0的地方，以后每个成员相对于结构体首地址的offset都是 min（该成员大小，对齐单位）的整数倍，如有需要编译器会在成员之间加上填充字节。

　　　　[2]外部对齐：结构体的总大小为对齐单位的整数倍，如有需要编译器会在最末一个成员之后加上填充字节。

　　因此看一个结构体大小时，首先根据内部对齐规则累加每个变量的大小，之后再根据外部对齐算出总大小。

　　例如对于：

#pragma pack(2)
struct aa{
        char a;
        char b;
        int c;
        char d;
        long long e;
        char f;
};

 　　首先：对齐单位 = min(#pragma pack(2)，sizeof(long long))，因此对齐单位是2。

　　　　　 a放到offset == 0的位置，因为0是【min（a成员大小，对齐单位） == 1】的整数倍。

　　　　　 b放到offset == 1的位置，因为1是【min（b成员大小，对齐单位） == 1】的整数倍。

　　　　　 c放到offset == 2的位置，因为2是【min（c成员大小，对齐单位） == 2】的整数倍。

　　　　　 d放到offset == 6的位置，因为6是【min（d成员大小，对齐单位） == 1】的整数倍。

　　　　　 e放到offset == 8的位置，因为8是【min（e成员大小，对齐单位） == 2】的整数倍。

　　　　　 f放到offset == 16的位置，因为16是【min（f成员大小，对齐单位） == 1】的整数倍。

　　　　　 此时共占用了17个字节，而整个结构体需要是对齐单位（2）的整数倍，因此整个结构体大小是18。