一、什麼是位元組對齊？

在現代計算機中，記憶體空間都是按照位元組(byte)劃分的。從理論上講對任何型別的變數的訪問可以從任何地址開始，但實際情況是，訪問特定型別的變數的時候經常在特定的記憶體地址訪問，這就需要各種型別的資料按照一定規則在空間上排列，而不是順序地一個接一個地排放，這種所謂的規則就是位元組對齊。這麼長一段話的意思是說：位元組對齊可以提升存取效率，也就是用空間換時間。

例如：

struct A
{
char a;
char reserved[3];//使用空間換時間
int b;
};

注：其中的reserved成員對於程式並沒有意義，只是起到了填補空間達到位元組對齊的目的。當然，即使不加這個成員，編譯器也會自動為我們補齊，加上它只是起到顯式提醒。

二、為什麼需要位元組對齊？

因為各個硬體平臺對儲存空間的處理上有很大的不同，一些平臺對某些特定型別的資料只能從某些特定地址開始存取。比如有些架構的CPU在訪問一個沒有進行對齊的變數的時候會發生錯誤,那麼在這種架構下程式設計必須保證位元組對齊.其他平臺可能沒有這種情況，但是最常見的是如果不按照適合其平臺要求對資料存放進行對齊，會在存取效率上帶來損失。比如有些平臺每次讀都是從偶地址開始，如果一個int型（假設為32位系統）如果存放在偶地址開始的地方，那麼一個讀週期就可以讀出這32bit，而如果存放在奇地址開始的地方，就需要2個讀週期，並對兩次讀出的結果的高低位元組進行拼湊才能得到該32bit資料。顯然在讀取效率上下降很多。

三、幾個基本概念

1、基本資料型別的自身對齊值

例如，char型資料的自身對齊值為1位元組，short型別自身對齊值為2位元組，int、float、long型別自身對齊值均為4位元組，double型別自身對齊值均為8位元組。（32位系統）

2、結構體或類的自身對齊值

其成員中自身對齊值最大的那個值。

3、指定對齊值

通過預編譯指令 #pragma pack (value) 來指定的對齊值value。（注：取消自定義對齊值得指令為 #pragma pack ( )）

4、資料成員、結構體和類的有效對齊值

其自身對齊值和指定對齊值中較小的那個值。

四、位元組對齊的幾個例子淺析

例1：設有如下兩個結構體

struct A
{
char a;
short b;
int c;
};
struct B
{
short b;
int c;
char a;
};
那麼上面兩個結構體的大小是多少呢？

對於結構體A：a是char型資料，佔用1位元組記憶體；short型資料，佔用2位元組記憶體；int型資料，佔用4位元組記憶體。因此，結構體A的自身對齊值為4，sizeof(struct A) =8位元組。

對於結構體B：同理也是4位元組對齊，但是sizeof(struct B) =12位元組。

例2：為結構體指定對齊值

#pragma pack(2) //指定2位元組對齊
struct C
{
char a;
int b;
short c;
};
#pragma pack() //取消指定對齊，恢復預設對齊
對於結構體C：由於其自身對齊值為4位元組（int b），而指定對齊值為2位元組，因此該結構體的有效對齊值為較小的2位元組，那麼sizeof(struct C) = 8 位元組。

#pragma pack(1) //指定1位元組對齊
struct D
{
char a;
int b;
short c;
};
#pragma pack() //取消指定對齊，恢復預設對齊
對於結構體D：同理可知，由於其自身對齊值為4位元組（int b），而指定對齊值為1位元組，因此該結構體的有效對齊值為較小的1位元組，那麼sizeof(struct D) = 7 位元組。

在預設情況下，C編譯器為每一個變數或是資料單元按其自然對界條件分配空間。一般地，可以通過下面的方法來改變預設的對界條件：

使用偽指令#pragma pack (n)，C編譯器將按照n個位元組對齊。
使用偽指令#pragma pack ()，取消自定義位元組對齊方式。
另外，還有如下的一種方式：

__attribute((aligned (n)))，讓所作用的結構成員對齊在n位元組自然邊界上。如果結構中有成員的長度大於n，則按照最大成員的長度來對齊。
__attribute__ ((packed))，取消結構在編譯過程中的優化對齊，按照實際佔用位元組數進行對齊。

五、總結

由以上分析可知，位元組對齊會造成空間上的浪費。 事實上，除了結構體之外，整個程式在給每個變數進行記憶體分配時都會遵循對齊機制，也都會產生記憶體空間的浪費。但我們要知道，這種浪費是值得的，因為它換來的是效率的提高。

參考部落格：https://blog.csdn.net/M_joy666/article/details/80030024